Fundamentos y Aplicaciones de Filtración, Sedimentación y Centrifugación en Laboratorio

Filtración: Principios y Características

La filtración se define como la separación mecánica de un sólido suspendido en un líquido. Para ello, se utiliza un filtro diseñado para retener las sustancias sólidas.

Es un proceso físico donde la fuerza impulsora es la caída de presión a través del medio filtrante.

Características Clave de los Filtros de Laboratorio

• Eficacia en la retención de partículas: Capacidad del filtro para capturar y retener las partículas sólidas.
• Velocidad de flujo: Se define como el volumen de líquido que pasa a través de un filtro por unidad de tiempo y superficie.
• Capacidad de carga: Es la resistencia que presenta el filtro a la acumulación de material. Por ejemplo, los filtros de microfibra de vidrio poseen una gran capacidad de carga en comparación con los filtros de celulosa de igual grosor. Las membranas, por otro lado, tienen una baja capacidad de carga. Un filtro de microfibra de vidrio puede actuar como prefiltro de una membrana, prolongando así la vida útil del filtro principal.

Tipos de Filtros por Mecanismo de Retención

Según su diseño, el mecanismo de filtración puede ser superficial o de profundidad:

• Filtros de superficie: Retienen las partículas en su superficie. Solo las partículas mayores que el tamaño de poro son retenidas. Los filtros de membrana son un ejemplo de este tipo.
• Filtros de profundidad: Las partículas son retenidas tanto en la superficie como en el interior del filtro. Sus características de retención no son tan fácilmente definibles como en los filtros de superficie y dependen de las condiciones de uso. Todos los filtros fibrosos se consideran filtros de profundidad.

Sedimentación: Separación por Gravedad

La sedimentación es la separación de materia sólida suspendida en un líquido mediante la acción de la gravedad.

Este método consiste en dejar reposar el líquido el tiempo suficiente para que las partículas sólidas se asienten por la acción de la fuerza de la gravedad.

Centrifugación: Acelerando la Separación

La velocidad de sedimentación puede incrementarse significativamente al reemplazar la fuerza de gravedad que actúa sobre una partícula por una fuerza centrífuga.

Tipos de Rotores en Centrífugas de Laboratorio

Las centrífugas de laboratorio suelen incorporar un rotor:

• Rotor Angular: Los tubos permanecen en una posición fija durante el centrifugado. (Ejemplo de disposición: Rotor angular con contenedor de tubos).
• Rotor Oscilante: Los tubos pasan de una posición vertical a una posición horizontal durante el centrifugado.

Las ventajas del rotor oscilante incluyen la posibilidad de cambiar accesorios para distintos tipos de tubos, a diferencia del rotor angular, donde sería necesario reemplazar el rotor completo. (Ver: Rotor oscilante).

Aplicaciones Comunes de las Centrífugas

Las centrífugas se emplean para diversas aplicaciones, tales como:

• Decantar un sólido en suspensión en un líquido.
• Clarificar soluciones que contienen sólidos finamente divididos.
• Romper emulsiones de dos líquidos inmiscibles.
• Separar dos líquidos inmiscibles.