CENTRIFUGA PARA HEMATOCRITO

Centrifuga: Una centrfuga es una mquina que pone en rotacin una muestra para separar por fuerza centrfuga sus componentes o fases (generalmente una slida y una lquida), en funcin de su densidad. Las centrfugas o bombas centrfugas se usan en diferentes tipos de industrias: industria qumica, petroqumica, refineras, industrias alimenticias, farmacuticas, textil, azucarera, etc. Tipos de Centrifugas: Existen diversos tipos de estos, comnmente para objetivos especficos. Centrifugas de baja velocidad, de sobremesa o clnicas: son tiles para partculas grandes como clulas, precipitados de sales insolubles. Pequeo tamao Sin refrigeracin Mxima velocidad: 5000 rpm.

Micrcentrifugas: variante de las anteriores Velocidades altas: ms de 10000 rpm y tubos cortos. Volmenes muy pequeos. tiles en Biologa Molecular.

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Centrifugas de alta velocidad: son tiles en la separacin de fracciones celulares insuficientes para la separacin de ribosomas, virus, macromolculas. Velocidad entre 18000 y 25000 rpm. Refrigeradas Algunas con sistema de vaco.

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Ultracentrfugas: son de 2 tipos

Analticas: obtencin de datos precisos de propiedades de sedimentacin (s,PM). Preparativas: aislamiento de partculas de bajo S (coeficiente de sedimentacin) microsomas, virus, macromolculas. Velocidad: a partir de 50000 rpm. Presentan sistemas auxiliares: Sistemas de refrigeracin Sistemas de alto vaco.

Tipos de rotores en las centrifugas Hay tres tipos de rotores en las centrfugas: - Rotores flotantes. - Rotores de ngulo fijo o angulares. - Rotores verticales. Cada tipo de rotor es adecuado para un tipo determinado de separacin: Tipo de Rotor Angulo Fijo Vertical Flotante Tipos de Separaciones Centrifugacin Centrifugacin Zonal Isopicnica Pobre Bueno Bueno Excelente Bueno Adecuado

Sedimentar Excelente Pobre Ineficiente

Rotor de ngulo fijo o angulares

Rotores flotantes

Rotor vertical

Aplicacin de las centrifugas: Una aplicacin tpica consiste en acelerar el proceso de sedimentacin, dividiendo el plasma y el suero en un proceso de anlisis de laboratorio. Tambin se utiliza para determinar el grupo sanguneo mediante una toma de muestra capilar. En este caso la mquina utilizada se denomina microcentrfuga. Es muy usada en laboratorios de control de calidad, de fbricas que elaboran zumos a base de ctricos, para controlar el nivel de pulpa fina de estos, separando la pulpa fina del zumo exprimido. Otra aplicacin de las centrfugas es la elaboracin de aceite de oliva. En ella las aceitunas una vez molidas y batidas se introducen en una centrfuga horizontal en la que se separa el aceite que es la fraccin menos pesada del resto de componentes de la aceituna; agua, hueso, pulpa etc. Las centrifugadoras utilizan instrumentos llamados butirmetros para medir el grado de grasa o crema que contiene la leche, existen diferentes tipos de butirometro para crema, manteca, etc.

Funcionamiento de una centrifuga Bsicamente las centrifugas consisten en un motor en posicin vertical, que impulsa un aparato de rotacin llamado rotor, el cual es controlado y regulado y se encuentra dentro de la cmara de centrifugacin que es una cmara cerrada y provista de una tapa de seguridad, y un sistema elctrico o electrnico que controla las diversas caractersticas del equipo. (Tiempo, velocidad, frenado, temperatura, etc.). Algunas centrfugas tienen un sistema electrnico digital, que mediante sensores ubicados en el motor pueden registrar y controlar la velocidad de trabajo, usando para este fin dispositivos para controlar el voltaje aplicado al motor de accionamiento del rotor. Tambin controlan el tiempo de centrifugado e inclusive el frenado. En las centrfugas refrigeradas, tienen un arreglo de refrigeracin alrededor de la cmara, asegurando de este modo una temperatura preestablecida para realizar los anlisis que requieren de una determinada temperatura. Estos equipos tienen un sensor dentro de la cmara que registra temperatura dentro de la misma, y generalmente son termistores. la

Las centrifugas de gran envergadura y sofisticacin, tienen un sensor de vibracin, que interrumpe el suministro de energa hacia el motor si es detectado cierto nivel de vibracin del eje del rotor, que de ser muy pronunciado, podra generar daos al equipo y a la muestra en anlisis. Diagrama de Bloques de la centrifuga El sistema de control que se utiliza en la centrifuga es de realimentacin, en la cual hay una etapa de control, el actuador y una etapa de censado.

Velocidad deseada

+ -

Error

Dispositivo de control

Motor del actuador

Tacmetro

La velocidad deseada ser ingresada mediante pulsadores y ser visualizada en display en donde se podr ver las RPM que estamos ingresando. La etapa de control tiene como objetivo recibir las seales provenientes de los pulsadores, procesar las variables de velocidad y tiempo, asimismo recibir y procesar la seal proveniente del sensor en este caso del tacmetro.

La interfaz del actuador se encarga de recibir las seales recibidas de la etapa de control y convertirlas en seales que permitan el funcionamiento del motor a la velocidad establecida La etapa de censado lo realiza el tacmetro, el cual permite tener lectura por revolucin, esta seal es enviada a la etapa de control para la supervisin de la velocidad.

SERVOMECANISMOS Un servomecanismo es un sistema formado de partes mecnicas y electrnicas que en ocasiones son usadas en robots, con parte mvil o fija. Puede estar formado tambin de partes neumticas, hidrulicas y controladas con precisin. Ejemplos: brazo robot, mecanismo de frenos automotor, etc. Un servomecanismo es un dispositivo automtico que utiliza el error - deteccin regeneracin para corregir el funcionamiento de un mecanismo. El trmino se aplica correctamente solamente a los sistemas donde la regeneracin o las seales error-correccin ayuda a controlar la posicin mecnica u otros parmetros. Los servomecanismos pueden o no pueden utilizar un servomotor. Por ejemplo un horno de la casa controlado por el termstato es un servomecanismo, con todo no hay control al circuito cerrado de un servomotor. Generalmente, los servomecanismos funcionan cumpliendo el principio de regeneracin negativa, de donde la entrada del control se compara a la posicin real del sistema mecnico segn lo medido por una cierta clase transductor en la salida. Cualquier diferencia entre los valores reales y deseados (una seal del error) se amplifica y se utiliza para conducir el sistema en la direccin necesaria para reducir o para eliminar el error. Servomecanismos para motores elctricos para control de posicin y velocidad son usados en muchas reas de la ingeniera, un posicionador es mostrado en la siguiente figura. El motor y su carga estn representados por la funcin de transferencia. (Motor de CD controlado por campo).

CONTROL PROPORCIONAL, INTEGRATIVO MS DERIVATIVO Este controlador se obtiene del controlador PI cuando se agrega una resistencia a la lnea del proporcional. Las acciones I y D no interfieren entre s ya que la accin integral se programa para que ocurra mucho ms lenta haciendo la resistencia Ri mucho ms mucho ms lenta haciendo la resistencia Ri mucho ms grande que Rd. CONTROLADORES ELECTRONICOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES USANDO CONTROLADORES

Los amplificadores operacionales pueden servir como puntos de suma y para realizar compensadores dinmicos. Un amplificador operacional, u op-amp, es un amplificador diferencial de muy alta ganancia.

Este amplificador se denomina operacional, ya que puede utilizarse para realizar diferentes operaciones con las seales elctricas (adicin, derivacin, integracin, etc.), pudiendo servir igualmente como amplificador de un sistema de control. Caractersticas: Alta ganancia de voltaje del orden de 105 a108. Alta impedancia de entrada; de esta manera, la entrada de corriente es cero. Baja impedancia de salida (aproximadamente cero); por consiguiente, la salida del voltaje es independiente de la consiguiente, la salida del voltaje es independiente de la carga. Ancho de banda infinito. CIRCITOS BASICOS CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES AMPLIFICADOR INVERSOR Este circuito se usa en una gran variedad de aplicaciones, incluyendo la instrumentacin.

Resulta sencillo calcular la ganancia o funcin de transferencia de este circuito, ya que, por las lneas de entrada al AO no circula corriente, luego la entrada no inversora est a un potencial de 0 V

Su funcin de transferencia

AMPLIFICADOR SUMADOR Un inversor, por las caractersticas del AO, puede sumar diversas tensiones de entrada. Cada entrada puede conectarse a la entrada inversora a travs de una resistencia de ponderacin.

AMPLIFICADOR INTEGRADOR El integrador es un circuito electrnico que genera una salida proporcional a la integral de la seal de entrada. El condensador C est conectado entre la entrada inversora y la salida. De esta forma, la tensin en bornes del condensador es adems la tensin de salida.

Su funcin de transferencia est dada por:

AMPLIFICADOR DERIVADOR. El amplificador derivador ofrece una seal de salida proporcional a la variacin temporal de la seal de entrada. Donde la corriente a travs del condensador viene determinada por la expresin:

Si dVi(t)/dt es positiva, Ii(t) circula a travs de R en una direccin tal que genera una tensin Vo negativa. De esta forma:

Si realizamos su transformada de laplace suponiendo sus condiciones inciales nulas, podemos obtener la funcin de transferencia del circuito:

CONTROL PROPORCIONAL Aprovechando la caracterstica del amplificador inversor que se ha visto es posible implementar un control de tipo P, ya que, como recordaremos, su funcin de transferencia no es ms que una constante.

La funcin de transferencia de un amplificador inversor es, como podemos comprobar por la ecuacin ya mostrada anteriormente, una constante determinada por la relacin entre la resistencia de realimentacin R1, y la resistencia de entrada R2. El ajuste de la

constante de proporcionalidad K del control P podra llevarse a cabo fcilmente variando la relacin entre las resistencias del amplificador. Vemos que, segn su funcin de transferencia del amplificador inversor, existe una inversin de signo de la seal de salida con respecto a la de entrada. Esto puede ser fcilmente solucionado mediante la incorporacin de una segunda etapa amplificadora inversora, pero con sus resistencias ajustadas a una ganancia unidad, como se puede observar en la figura siguiente. La doble inversin de signo implica que la seal de salida tendr el mismo signo que la de entrada.

Este circuito tendr un funcin de transferencia de:

CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL El control proporcional-integral, est formado por la unin de la accin proporcional y la accin integral. La accin integral, mediante un integrador analgico, y la accin proporcional, mediante un amplificador inversor. Para unir ambas acciones, se puede hacer uso del circuito sumador que ofrece a su salida una seal producto de la suma ponderada de todas las seales de entrada.

En el circuito de la figura anterior, la funcin de transferencia viene dada por:

Donde la constante de tiempo integral Ti = R1C. Hay que hacer notar que, en este caso, no ha sido necesaria una segunda etapa inversora para compensar el cambio de signo de los amplificadores que constituyen las etapas integral y proporcional, ya que el propio sumador provoca una segunda inversin de signo. DETECTOR DE ERRORES El detector de error es un dispositivo encargado de generar una seal de error e(t), resultado de la diferencia entre la seal de referencia r(t) y la seal realimentada de la salida. Esta seal de error e(t) ser la que inyectemos al control para obtener la accin de control m(t) adecuada que corrija dicho error. Mediante el uso de amplificadores operacionales, resulta sencillo llevar a cabo la construccin de un detector de error, como podemos observar por la figura siguiente.

Este detector de error puede utilizarse, conjuntamente con los controles adecuados, para cerrar el lazo en un sistema de control completo, como puede verse en la figura.

CONTROLADOR PIDPara obtener los resultados deseados en las variaciones se debe utilizar un controlador PID (Proporcional, Integral y Derivador), ya que el Proporcional reduce el tiempo del pico, pero no elimina la diferencia generada entre el tiempo de inicio y el tiempo general, el control Integral elimina la diferencia del tiempo pero hace que la respuesta de transicin sea peor por lo que tambin se implementa un Derivador que reduce el tiempo de disparo y mejora la respuesta de transicin. En la Figura se puede observar este fenmeno.

Para determinar la velocidad de rotacin del motor se pueden utilizar diversas maneras, como los sensores pticos, sensores de temperaturas y medios mecnicos. Los sensores pticos son los mencionados anteriormente, los de temperatura son los termistores, los cuales al momento de ser soplados por el giro del motor presenta una variacin de temperatura la cual al ser menor indica que el motor gira a una determinada velocidad, que se especifica en el proceso de retroalimentacin del circuito.

MATERIALESU1 = NTE 928M R1 = 10K R4 = 180 R7 = 180 R10 = 1M R13 = 10K C1 = 4.7F C4 = 33F U2 = NTE 928M R2 = 10K R5 = 180 R8 = 180 R11 = 50K R14 = 2K C2 = 4.7 F U3 = NTE 928M R3 = 10K R6 = 10M R9 = 180 R12= 1M R19 = 10K C3 = 33F

DESARROLLO DEL PROYECTO DE LA CENTRIFUGA Diagrama de bloques

Elementos de control Potencimetro de r + v entrada Voltios Radianes/seg e Voltios b Voltios Elementos de retroalimentacin Tacmetro Amplificador u Generador Voltios

Planta Motor c Radianes/seg

TACMETRO El tacmetro es un dispositivo que mide las revoluciones (RPM) del rotor de un motor o una turbina, velocidad de superficies y extensiones lineares. Son utilizados para llevar un registro de las velocidades del elemento que tengamos en estudio, que nos permita saber si esta trabajando de forma adecuada. Circuito del tacmetro a desarrollar: Se va a disear y construir un dispositivo, para medir la velocidad de un motor, "tacmetro", utilizando un sistema emisor "LED IR" receptor "fototransistor" configurados como barrera de reflexin, es decir, que el rayo IR va a ser enviado por el emisor y reflejado en una superficie, para posteriormente ser recibido por el receptor.

El principio de funcionamiento es el siguiente: Para medir la velocidad de un motor se coloca un "encoder" en su eje. El encoder puede ser un disco claro con rayas negras. (Por ejemplo un Disco Compacto con cinta de aislar). Con esto, en la salida del comparador LM339 se genera una onda cuadrada cuyos tiempos altos y bajos, dependen de la exposicin del rayo en cada tono, de la superficie del encoder. Evidentemente la frecuencia de la onda cuadrada depende de la velocidad del giro del motor. Lo que se pretende que se investigue, es el funcionamiento del LM2907 el cual es un integrado que se utiliza para convertir frecuencia a voltaje. La primera parte del circuito, desde el LED IR el FTR y el LM339, que respectivamente son el sensor E-R y el acoplamiento de la seal, sirven para acondicionar la seal que va a ser interpretada por el LM2907, como frecuencia variable, para convertirla a voltaje variable.

MOTOR DC

Circuito del motor de CC. La parte izquierda modela el estator y, la derecha, el rotor Las ecuaciones que describen el comportamiento del motor son:

Por lo tanto, la funcin de transferencia que caracteriza al motor y que relaciona la frecuencia (en RPM) a la que gira el motor con el voltaje de armadura est dada por:

( )

(

)(

)