Principios y Aplicaciones de la Centrifugación y Ciclones en Procesos de Separación

Tecnologías de Separación: Centrifugación y Ciclones

22. ¿En qué casos está indicado el uso de la centrifugación en lugar de la filtración o la sedimentación?

El uso de la centrifugación está indicado sobre la filtración o la sedimentación en los siguientes casos:

• Procesos en los que intervienen partículas muy pequeñas.
• Cuando la diferencia de densidades entre ambas fases sea pequeña.
• Cuando el espacio disponible sea escaso.
• En el caso de productos de alto valor añadido.

23. Indica en el siguiente esquema dónde se situará el líquido denso y el líquido ligero en un proceso de centrifugación de dos líquidos inmiscibles:

En un proceso de centrifugación de dos líquidos inmiscibles:

• El líquido denso se situará en la zona A (generalmente la más externa).
• El líquido ligero se situará en la zona B (generalmente la más interna).

24. ¿Qué es la zona neutra en el proceso de centrifugación?

La zona neutra es la interfase que se forma entre el líquido denso (zona A) y el líquido ligero (zona B) durante la centrifugación de líquidos inmiscibles.

25. ¿Qué describe el parámetro Σ de una centrifugadora?

El parámetro Σ de una centrifugadora representa el área equivalente de un sedimentador gravitatorio que tendría la misma capacidad de separación de sólidos que dicha centrífuga. Este parámetro depende únicamente de las características geométricas de la centrífuga (como su radio y longitud o número de discos) y de su velocidad de giro.

26. ¿De qué parámetros depende el radio de la zona neutra?

El radio de la zona neutra depende exclusivamente de las densidades de los fluidos involucrados y de los radios de los desagües de descarga de cada fase líquida. Es importante destacar que es independiente de la velocidad de giro de la centrífuga. Como las densidades no se pueden modificar fácilmente, se ajustan los radios de descarga mediante el uso de anillos o presas regulables.

27. En el proceso de centrifugación de una mezcla de líquidos inmiscibles, ¿qué componente tendrá un tiempo de residencia más alto?

En la centrifugación de líquidos inmiscibles:

• El tiempo de residencia será siempre más alto para el componente mayoritario en la mezcla alimentada.
• El uso de anillos gravitatorios (presas) permite modificar los radios de descarga, lo que a su vez varía los volúmenes relativos que cada fase ocupa dentro de la centrífuga y, por tanto, permite ajustar sus respectivos tiempos de residencia.

29. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

A continuación se evalúan algunas afirmaciones sobre centrifugación (Nota: algunas afirmaciones parecen incompletas o requieren contexto adicional para una evaluación precisa):

• Una centrifugadora tubular puede funcionar en régimen continuo. 🡪 Falso (Generalmente operan en régimen discontinuo o semicontinuo para la descarga de sólidos).
• El parámetro Σ es independiente [de algún factor no especificado]. 🡪 Falso (Depende de la geometría y velocidad de giro).
• 20%. 🡪 Falso (Afirmación incompleta).
• La variación de la velocidad angular modifica el radio de la zona neutra. 🡪 Falso (El radio de la zona neutra depende de las densidades y radios de descarga, no de la velocidad angular).
• [La variación de la velocidad angular] aumenta el parámetro Σ. 🡪 Verdadero (Σ es proporcional al cuadrado de la velocidad angular).
• Para tratar los lodos de una depuradora, la centrifugadora de discos es la más adecuada. 🡪 Falso (Suelen usarse centrífugas decantadoras o 'decanters' para este propósito).
• El ángulo que forman los discos de una centrifugadora de discos [afecta/es de X valor]. 🡪 Falso (Afirmación incompleta. El ángulo es un parámetro de diseño importante).
• Transportador helicoidal 10% 🡪 (Afirmación incompleta, probablemente referida a la velocidad diferencial en decantadoras).

31. ¿Qué es un ciclón? ¿Cómo funciona?

Un ciclón es un aparato utilizado para la separación de partículas sólidas o líquidas de un gas, empleando la fuerza centrífuga generada por el propio flujo de gas, pero sin disponer de partes móviles.

Funcionamiento:

1. Consiste básicamente en una cámara de sedimentación de forma cilíndrico-cónica.
2. El gas cargado de partículas se introduce tangencialmente por la parte superior.
3. El gas recorre inicialmente el ciclón siguiendo una espiral descendente pegada a la pared exterior.
4. Los sólidos (o gotas), al ser más densos, son impulsados hacia la pared por la fuerza centrífuga, pierden velocidad y caen por gravedad hacia el fondo cónico, donde existe una conducción para su descarga.
5. El gas limpio, libre de las partículas más gruesas, invierte su dirección y asciende por el centro del ciclón en una segunda espiral (vórtice interior), saliendo del aparato a través de un tubo central (visor o 'vortex finder') situado en la parte superior.

32. ¿Qué factores favorecen la capacidad de separación de un ciclón?

La capacidad de separación (eficiencia) de un ciclón se ve favorecida por los siguientes factores:

• La disminución del diámetro del ciclón (aumenta la fuerza centrífuga).
• El aumento de su altura (mayor tiempo de residencia).
• El aumento de la velocidad del gas en la entrada (mayor fuerza centrífuga, aunque también aumenta la pérdida de carga y puede provocar re-arrastre).
• Aunque no es un factor que se 'favorece' directamente para la separación, una mayor eficiencia suele ir acompañada de una mayor pérdida de presión del gas a través del equipo.

33. Explica el funcionamiento de una centrífuga de discos:

Una centrífuga de discos es un tipo de centrífuga diseñada para separar partículas finas de un líquido o para separar dos líquidos inmiscibles con diferente densidad.

Funcionamiento:

1. La alimentación de la suspensión (o mezcla de líquidos) se realiza normalmente por la parte superior a través de una conducción central que la deposita cerca del fondo de la cámara giratoria (rotor o 'bowl').
2. Desde allí, la mezcla asciende a través de una pila de discos cónicos muy juntos entre sí. Estos discos disponen de perforaciones alineadas que, al montar la pila, constituyen canales verticales que permiten el ascenso y distribución de la suspensión entre ellos.
3. Por acción de la intensa fuerza centrífuga generada por la alta velocidad de rotación, la suspensión que fluye por los estrechos espacios entre los discos se separa rápidamente.
4. La fase más densa (sólidos o líquido más denso) se desplaza hacia la periferia del rotor, deslizándose por la superficie inferior de cada disco hacia el exterior.
5. La fase más ligera (líquido clarificado o líquido menos denso) se desplaza hacia el centro del rotor, deslizándose por la superficie superior de cada disco hacia el eje central.
6. Ambas fases separadas son descargadas de forma continua por salidas diferentes. Los sólidos acumulados en la periferia pueden descargarse de forma intermitente o continua según el diseño.