6.3 CENTRIFUGACIÓNUnidad 6. Separaciones Mecánicas

Elaboró: M.C. Yenissei M. Hernández Castañeda (yenissei@gmail.com)

Instituto Tecnológico de TolucaDepartamento de Ingeniería Química y BioquímicaOperaciones Unitarias 1

RecordatorioLUNES MARTES MIÉRCOL

ESJUEVES VIERNES SÁBADO DOMING

O

14 15 16X

17 18X

19 20

21X

22 23X

24 25Examen

CN U6

26 27

28ENiv

U1 U2 U3

29 30 31 1ENiv

U4 U5 U6

2 3

4EExt

U1 U2 U3

5 6 7 8EExt

U1 U2 U3

9 10

Centrífugas

• Es un aparato que utiliza la fuerza centrífuga para separar líquidos de sólidos, o incluso líquidos de líquidos.

• Es un desarrollo de un filtro de gravedad en el que la fuerza que actúa sobre el líquido en lugar de ser la de la gravedad, es la fuerza centrífuga.

• Por lo tanto, las partículas que no precipitan o que lo hacen con mucha lentitud por gravedad, casi siempre se pueden separar de los fluidos por medio de fuerzas de centrifugación.

Aplicación

• Industria lechera: separación de crema de la leche (leche descremada)• Cervecería• Procesamiento de aceites

vegetales• Concentración de proteínas de

pescado• Procesamiento de jugo de frutas

(material celular)• Secar cristales• Separar constituyentes o sólidos

de emulsiones

Clasificación de centrífugas

1. Centrifugas de sedimentación: se requiere una diferencia de densidad entre las dos fases

2. Centrífugas de filtración: la fase sólida está soportada y ser retiene en una membrana permeable (canasta) a través de la cual pasa libremente la fase líquida.

Componentes básicos

Cualquier equipo giratorio en el que se aplica una fuerza centrífuga con propósitos útiles se conoce como centrífuga y por lo general consta de:

1. Tazón o rotor2. Tubo de alimentación3. Eje de impulso4. Cojinetes de eje de impulso5. Mecanismo impulsor (motor eléctrico)6. Cubierta para segregar los productos

separados7. Estructura para soportar estos elementos8. Sellos entre cubierta y eje

Ejemplos de centrífugas de sedimentación

Centrifuga tubular

Centrifuga de disco

Ejemplos de centrífugas de sedimentación

Centrifuga de boquillas de descargas

Ejemplos de centrífugas de sedimentación

Vista transversal típica de una centrífuga de copa sólida, con diseño de lado derecho

Ejemplos de centrífugas de filtración

Centrifuga de cesta suspendida

Centrifuga automática discontinua

Ejemplos de centrífugas de filtración

Centrifuga continua de transportador alternativo

Fundamentos de la centrifugación

• Los separadores centrífugos se basan en el principio de que la rotación de un objeto en torno a un eje o punto central, a una distancia radial 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 aun cuando la velocidad rotacional sea constante. Esta fuerza centrípeta está dirigida al centro de rotación.

Fundamentos de la centrifugación

• Si el objeto es un recipiente cilíndrico, el contenido de fluido y sólidos desarrolla una fuerza igual y opuesta llamada fuerza centrífuga hacia las paredes del recipiente. • Esta es la causa de la sedimentación o precipitación de las

partículas a través de una capa de líquido, o la filtración de un líquido a través de un lecho o torta de filtrado en el interior de una cámara de rotación perforada. • Al entrar una suspensión a un tazón giratorio por el

centro de éste, la alimentación es arrastrada de inmediato hacia las paredes del tazón. • La fuerza centrífuga es tan grande que es posible

despreciar la fuerza de gravedad.• La capa líquida asume una posición de equilibrio con su

superficie casi vertical. Las partículas se precipitan horizontalmente hacia fuera, presionándose sobre la pared vertical del tazón.

Fundamentos de la centrifugación - 3

Líquido

Sólidos

Recipiente estacionario

Sedimentación en

recipiente no perforado giratorio

Filtración en cesto

giratorio perforado

Precipitación en centrífugas

r1

r2

rB

b

Descarga del líquido

Superficie del líquido

Pared del tazón

Alimentación

Trayectoria de la partícula

Flujo de la alimentación

Filtración centrífuga

r1

ri

r2

Medio filtrante

Torta de filtrado

Líquido

Capacidad de las centrífugas

• Se mide en términos de la velocidad del líquido

Selección de centrífugas

Selección de centrífugas

Selección de centrifugas

Rendimiento de la separación

• S es una característica de la centrífuga y no del sistema que se está separando. •Se puede usar el factor como un medio de comparación de centrífugas. •Físicamente, S es el área de la sección transversal de un tanque de sedimentación por gravedad de la misma capacidad de separación que la centrífuga. •En la práctica la capacidad real de una centrífuga puede ser algo menor que el dado por el vapor de S.

Rendimiento de la separación

Centrifuga Industrial

Aplicación: separación de cristales, industria farmacéutica

Centrifuga Industrial

Aplicación: minería, separación de cristales de sal