Operaciones mecanicas: centrifugacion

Operaciones mecánicas “Centrifugación”
Introducción
Los separadores centrífugos se basan en el principio común de que la rotación de un objeto en torno a un eje o punto central, a una distancia radial constante desde dicho punto, produce una fuerza que actúa sobre dicho objeto. El objeto que gira en torno al eje cambia de dirección constantemente, con lo cual se produce una aceleración auncuando la velocidad rotacional sea constante. Esta fuerza centrípeta está dirigida hacia el centro de rotación.
Si el objeto se hace girar es un recipiente cilíndrico, el contenido de fluidos y sólidos desarrolla una fuerza igual y opuesta, llamada fuerza centrifuga, hacia las paredes del recipiente. Ésta causa la sedimentación o precipitación de las partículas a través de una capa de líquido, o lafiltración de un líquido a través de un lecho o torta de filtración en el interior de la cámara de rotación perforada.
Definición
Una centrifuga es un aparato que aplica una fuerza centrifuga sostenida (esto es, una fuerza producida por rotación) para impeler la materia hacia fuera del centro de rotación. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación.La fuerza centrifuga se genera dentro del equipo estacionario mediante la introducción de un fluido con alta velocidad tangencial a una cámara cilindro cónica, formando un vórtice de considerable intensidad. Los ciclones que se basan en este principio extraen las gotas liquidas o partículas solidas de los gases con diámetros pequeños hasta de 1 a 2 μm. Unidades más pequeñas, llamadas cicloneslíquidos, separan las partículas sólidas de los líquidos.
Principio físico-químico
Difusión: la difusión es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disolvente.
Sedimentación: es el transportede partículas en un campo de fuerzas de centrifugación, permite determinar el peso molecular, densidad y forma de macromoléculas y organelos celulares.
Principio de Arquímedes: Afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desplazado por dicho cuerpo. Todo cuerpo sumergido en un liquido, recibe un empuje de abajo haciaarriba igual al peso del liquido desalojado. Esta fuerza se mide en Newton y su ecuación se describe como:

Donde Pf y Ps son respectivamente la densidad del fluido y el solido sumergido; V el volumen del cuerpo sumergido; y g la aceleración de la gravedad.
Principio de Stokes: Algunos de los principios básicos de la teoría de la sedimentación se deriva de la Ley de Stokes. Para simplificarel problema se suele considerar que las partículas a aislar en biología son esferas; cuando estas se encuentran en un campo gravitacional y alcanzan una velocidad constante, la fuerza neta sobre cada esfera es igual a la fuerza de resistencia que opone el liquido a su movimiento.
Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso a su propio peso puede calcularse su velocidad decaída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con la fuerza de gravedad.

Donde: Vs Es la velocidad de caída de las partículas; g es la aceleración de la gravedad; Pp es la densidad de las partículas; y Ps es la densidad del fluido.
Fuerzas que intervienen
Fuerza Centrifuga (FC): Es la fuerza de rotación que expulsa las partículas a moverse del centro de la rotación a laperiferia, está dada por la siguiente ecuación:

Donde: w es la velocidad angular; r es el radio; m es la masa de la partícula.
Fuerza Centrípeta (FT): Es la fuerza encargada de atraer las partículas hacia el centro de la rotación o centro de gravedad. Es una fuerza de oposición, tiene las magnitudes pero en sentido contrario a la fuerza centrifuga, está dada por la siguiente ecuación:

Donde: w...