Funcionamiento y utilidad de la centrífuga | Ejemplo clarificador

Anuncios

Las centrífugas son máquinas que se utilizan en laboratorios, instalaciones médicas e industrias para separar el material suspendido de los medios con los que se mezclan. Esto se hace girando recipientes cerrados de la mezcla muy rápidamente alrededor de un punto central fijo. La fuerza centrífuga generada por este movimiento fuerza al material más denso en la suspensión contra las paredes del recipiente, separándolo efectivamente de la solución. Estos dispositivos se utilizan para separar sólidos de medios de suspensión fluidos; por ejemplo, son una herramienta médica esencial para separar el plasma de las muestras de sangre.

Científico colocando un tubo de ensayo en una centrífuga.

Cómo trabajan ellos

Anuncios

El principio fundamental del funcionamiento de la centrífuga es la fuerza centrífuga. Si un balde lleno hasta la mitad de agua se hace girar rápidamente en un círculo, sobre la cabeza y de regreso al suelo, la fuerza centrífuga creada por la rotación del balde empuja el agua hacia el fondo. Esto es lo que mantiene el agua en el balde incluso cuando está boca abajo.

Centrífuga de astronauta Kearny Mesa.

La mayoría de las centrífugas aprovechan esta fuerza de manera similar y constan de una carcasa con una tapa y un rotor central accionado. El rotor tiene una fila de orificios alrededor de su circunferencia en los que se colocan los recipientes, normalmente tubos de ensayo, de solución. Una vez que se cierra la tapa de la máquina y se enciende la centrífuga, el rotor gira a alta velocidad. Como es el caso con el experimento del balde, la fuerza centrífuga hace que cualquier materia en la solución más densa que el líquido sea forzada contra las paredes externas de los tubos, separándola del fluido en el proceso.

Anuncios

Una vez que la centrífuga ha completado su ciclo, se ralentiza gradualmente y se detiene para evitar cualquier turbulencia que pueda hacer que la solución se vuelva a mezclar. Este período de desaceleración también permite que todo el material separado caiga hacia el fondo del tubo de ensayo. Una vez que el rotor se ha detenido, se puede retirar el tubo y procesar las muestras.

Se pueden utilizar centrífugas para separar el plasma de las muestras de sangre.

En algunos casos, una centrífuga puede tener una pantalla en un extremo, lo que permite que los líquidos pasen mientras los sólidos permanecen atrapados dentro del tubo. Otros pueden sostener los tubos en un ángulo fijo o permitir que se balanceen mientras giran. La posición del tubo y la velocidad a la que gira la centrífuga pueden variar, dependiendo del tipo de solución que se separa.

Anuncios

Separación por densidad

De esta manera se puede separar cualquier cantidad de materiales suspendidos de una suspensión. Cada sustancia diferente se separará en orden de densidad, formando capas distintas en la parte inferior del tubo cuando la máquina esté parada. Esto se conoce como principio de sedimentación. Por ejemplo, una muestra de sangre que se coloca en una centrífuga durante un ciclo de duración adecuada se descompondrá por completo y se acumularán células sanguíneas más pesadas en la parte inferior y plasma sanguíneo más ligero en la parte superior. Esto es de especial utilidad para identificar todos los componentes de soluciones desconocidas.

Un flebotomista puede tomar una muestra de sangre en un laboratorio.

Anuncios

Otros usos

Los dispositivos de centrífuga no solo se utilizan en laboratorios; ven un uso extensivo en la gestión de aguas residuales , en la industria petrolera e incluso en el procesamiento de azúcar y leche. Normalmente, las centrífugas de laboratorio médico y científico son pequeños dispositivos de escritorio. Las máquinas industriales que se utilizan para separar la suspensión de magnetita del agua de proceso en una planta de carbón, por otro lado, pueden ser muy grandes.

Es probable que los astronautas experimenten fuerzas G durante un viaje espacial.

Anuncios

Las centrifugadoras de gas utilizadas en el proceso de enriquecimiento de uranio cuentan con contenedores especialmente diseñados que incluyen una pala interior estratégicamente ubicada. Cuando se hace girar, esta pala recoge el isótopo deseable de uranio-235 mientras que el isótopo 238 más pesado se acumula en las paredes del recipiente. Sin embargo, este es un proceso mucho más largo que la separación de la suspensión fluida, y a menudo requiere varios miles de ciclos para lograrlo.

Las centrífugas grandes también se utilizan para exponer a las personas a fuerzas extremas en un entorno controlado. La fuerza exterior creada por una máquina tan grande puede usarse para simular las fuerzas gravitacionales masivas (fuerzas G) que es probable que experimente un astronauta o piloto de combate cuando viaja a velocidades muy altas. El modelado geotécnico es otra área en la que se utilizan centrífugas para simular tensiones gravitacionales en prototipos.

 

Anuncios