UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE HIDALGOINSTITUTO DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIAOPERACIONES UNITARIAS

CENTRIFUGACIÓN

CICLONES

Equipo 7

Centrifugación.Definición.

Es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza centrífuga.

La fuerza centrífuga es provista por una máquina llamada centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento de rotación que origina una fuerza que produce la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad.

El objetivo de la centrifugación es separar sólidos insolubles (de partículas muy pequeñas difíciles de sedimentar) de un líquido. Para ello, se aplica un fuerte campo centrífugo, con lo cual las partículas tenderán a desplazarse a través del medio en el que se encuentren

Tipos de centrifugación

Centrífugas de baja velocidad, alcanzan una velocidad máxima de 5000 rpm. Son Útiles para la separación de partículas grandes como células o precipitados de sales insolubles.

Centrífugas de alta velocidad. Alcanzan velocidades de entre 18.000 y 25.000 rpm. Son refrigeradas y algunas tienen sistema de vacío para evitar el calentamiento del rotor a causa del rozamiento con el aire. Son útiles en la separación de fracciones celulares, pero insuficientes para la separación de ribosomas, virus o macromoléculas en general.

Ultracentrífugas. Superan las 50.000 rpm, por lo que tienen sistemas auxiliares de refrigeración y de alto vacío. Hay ultracentrífugas analíticas que permiten la obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación (coeficientes de sedimentación, pesos moleculares).

Precauciones.1. Balancear la carga del rotor – cada tubo con

muestra debe tener un tubo de balance en el espacio opuesto con el mismo volumen de fluido.

2. Asegurarse de emplear el tubo apropiado, para evitar su rompimiento a altas velocidades.

3. Pre enfriar la centrifuga y el rotor en caso de trabajar con sistema de refrigeración (muy altas velocidades)

4. No sobrecargar la velocidad de centrifugación.

5. Nunca abrir la tapa durante el proceso de centrifugación.

6. Incrementar paulatinamente la velocidad de centrifugación.

Los factores que influyen en el tiempo de la centrifugación son:

La viscosidad, de su temperatura, densidad y pureza

El tamaño y la regularidad de los cristales.

La rapidez de aceleración de la máquina, es decir, el tiempo necesario para alcanzar la velocidad de operación.

La fuerza centrífuga desarrollada por la centrífuga en su velocidad de operación.

Ciclones:Los ciclones son dispositivos estáticos en los que una mezcla de partículas suspendidas en un gas es sometida por acción de su propia energía cinética a una fuerza centrifuga. Se dice que un ciclón es económico por no tener elementos mecánicos móviles.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.

Un separador ciclónico está compuesto básicamente por un cilindro vertical con fondo cónico, dotado de una entrada tangencial normalmente rectangular.

DESCRIPCION DE LA OPERACIÓN.

1) El principio de funcionamiento de un ciclón se basa en la separación de las partículas mediante la fuerza centrífuga, lo que lo hace mas efectivo que las cámaras de sedimentación, además ocupan un espacio mucho menor que éstas.

2) La mezcla solido-fluido entra por la sección superior del dispositivo se introduce tangencialmente en el recipiente cilíndrico a velocidades de aproximadamente 30m/s.

3) Entonces, el cuerpo cilíndrico induce un patrón de flujo giratorio en forma de vórtice descendente para la mezcla solido fluido.

4) Existe un choque entre dos corrientes de gas dentro de un ciclón, una de ellas está formada por la mezcla solido-fluido que han descrito una trayectoria circular dentro del cuerpo del ciclón y la otra es la corriente de gas entrante. Este choque se produce cerca de la unión entre el ducto de entrada y el cuerpo del ciclón y produce una corriente de “corto circuito” dentro del separador. Las partículas al tener mayor densidad que el gas en el que están suspendidas salen despedidas hacia la pared donde por rozamiento quedan frenadas y caen al fondo del ciclón. El gas asciende en espiral por la parte central del ciclón y sale por la parte superior. No se produce una separación completa de la totalidad de la materia sólida. Las partículas finas (finos) cuyo tamaño es menor que el calibre de separación son evacuadas, en el caso ideal, con el torbellino

TIPOS DE CICLONES.

Los ciclones convencionales se pueden encontrar en una gran variedad de tamaños y la entrada al equipo puede ser bien rectangular o circular. Una forma de clasificar los distintos tipos se puede efectuar atendiendo a la manera en que se produce la carga y la descarga del equipo y otro modo sería en función de su eficiencia.* De acuerdo a su disposición geométrica se distinguen los siguientes tipos de separadores ciclónicos:

(a)- entrada tangencial y descarga axial

(b)- entrada tangencial y descarga periférica

(c)- entrada y descarga axiales

(d)- entrada axial y descarga periférica

CONSIDERACIÓN EN EL DISEÑO.

•Los efectos de la velocidad de entrada en los patrones de flujo en el interior de un separador ciclón tienen una gran influencia sobre la eficiencia de separación y la caída de presión, donde tanto la eficiencia como la caída de presión se incrementan con una mayor velocidad del gas.

•Una partícula que exceda un “diámetro crítico”, el cual depende de la geometría del ciclón y de las condiciones de flujo, puede quedar suspendida en la pared de la sección cónica, lo cual puede conducir a incrustaciones en la superficie interior del ciclón.

•Las concentraciones más altas de partículas producen aglomeración entre las mismas.

•La influencia de una contracción en la parte inferior del tubo de salida del gas limpio de un separador ciclón. Dicha contracción es general

Eficiencia de la fuerza centrifuga.

Partiendo de un gas de características constantes, hay los siguientes parámetros de gran influencia para la capacidad de separación:

* Densidad del polvo.* Su curva de granulometría * La geometría del ciclón.

APLICACIÓN.* Los separadores tipo ciclón son equipos ampliamente utilizados para control de la contaminación del aire, separación de sólidos y gases, muestreo de aerosoles y control de emisiones para aplicaciones

* Industriales. Estos equipos también son utilizados para muestreo selectivo de la calidad del aire en función del tamaño de las partículas suspendidas en el ambiente y que son capturadas por los mismos en lugares de trabajo, y en lugares cerrados en general.

* Los ciclones tienen aplicación en la industria solamente como equipos de recuperación de materiales ó como separadores preliminares para proteger o reducir la carga a equipos de filtración conectados tras ellos.