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CENTRIFUGACIÓN
Separación de sustancias de diferente densidad mediante movimiento
giratorio
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Aplicaciones
• Separación de células de caldos biológicos• Remoción de desechos celulares de caldos de
células que han sido sujetas a rompimiento• Separación de precipitados proteicos• Recuperación de productos insolubles
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Fundamentos
Teoría de sedimentación:
Ley de StokesAcción de la Gravedad
Acción de una fuerza centrífuga
Fuerza de aceleración = Fuerza de empuje + Fuerza de arrastre
Flujo laminarPartículas esféricas
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Velocidad de sedimentación
CENTRIFUGACIONSEDIMENTACION LIBRE
Fr
P
E
E: Empuje hidrostático
Fr : Fuerza de roce viscosa
P: Peso
F’r
E’R
ω
P
Fc
PR
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Factor G
Medida relativa de la velocidad de sedimentación de una partícula en un campo centrífugo con respecto a su velocidad de sedimentación en el campo gravitacional.
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Equipos
Centrífugas
Sedimentadoras
Filtrantes
TubularCámara múltipleTazón sólidoDecantadorasDiscos
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Equipos de Filtración-Centrífuga
• Canasta perforada cubierta con un medio filtrante que gira a altas velocidades.
• Los sólidos se depositan sobre el medio filtrante.• Salida de líquido claro.
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Equipos de sedimentación centrífuga
• La suspensión se alimenta a un tazón que se hace girar provocando que los sólidos se colecten sobre una pared y el sobrenadante se recupere por acción de un colector líquido.
• Clarificación.• Recuperación de sólidos.• Operación en forma continua o intermitente.
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Centrífuga Tubular
• Capaz de separar partículas hasta de 0.1 µm.• Modelos industriales:
- 15000 rpm- 12000 G- entre 500 y 3500 l/h- 2 a 4 kg sólido por lote
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Centrífugas de Cámara Múltiple
• Diámetro de 335 a 615 mm• Entre 5000 y 8400 rpm• 5000 y 9000 G• Capacidad de sólidos entre 2.5 y 60 litros.
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Centrífuga de Tazón sólido
• Diámetro de 95-125 cm• Capacidades volumétricas de 100 a 300 litros• Menor relación de longitud a diámetro que las
tubulares.
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Centrífugas Decantadoras o de Tornillo
• Velocidades entre 1600 a 6000 rpm• Campos centrífugos menores.• Diámetro de 15 a 140 cm.• Descarga de sólidos de 30 kg/h hasta 60 ton/h• Alimentaciones entre 3.8 a 1890 l/min.
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Centrífuga de Discos
Clasificación según la forma de descarga de sólidos:• Retención de sólidos.• Tazón abierto de descarga intermitente de sólidos.• Válvula tipo boquilla de descarga intermitente de
sólidos.• Boquilla para la descarga continua de sólidos
Tazón abierto
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Retención de sólidos
• Diámetro de 21-44 cm• Fuerzas centrífugas de 5000-8000 G• Capacidad de sólidos de 5 a 20 litros• Flujos de 0.4 a 1500 l/min
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Diseño de Equipo de Centrifugación
• Desarrollo de una expresión para el tiempo de residencia en la centrífuga.
• Expresión para el tiempo de sedimentación.• Combinación de ambas expresiones para relacionar el
gasto volumétrico manejable con las propiedades del caldo (tamaño de partícula, diferencia de densidades, viscosidad del líquido) y la geometría de la centrífuga.
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Escalamiento y Diseño
La teoría de la sedimentación combinada con la experimentación en equipos pilotos, permite operar y diseñar racionalmente los equipos de centrifugación.
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Diseño de Centrífugas Tubulares
• Tiempo de residencia:
• Tiempo de sedimentación:
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Diseño de Centrífugas Tubulares
• Gasto manejable para 100% sedimentación:
• Gasto manejable para 50% sedimentación:
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Diseño de Centrífuga de Discos
• Gasto manejable para 100% sedimentación:
• Gasto manejable para 50% sedimentación:
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Filtración centrífuga
• Gasto volumétrico:
• Tiempo de filtrado: