INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CALKINÍ EN EL ESTADO DE CAMPECHEINGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS INGENIERIA DE ALIMENTOS I UNIDAD 2: CENTRIFUGACIÓN Y SEDIMENTACIÓN AUTOR: ING. JUAN ALBERTO MOO PUC 1 2 PRESENTACIÓN Este paquete didáctico contempla los materiales básicos de aprendizaje para la asignatura de INGENIERÍA DE ALIMENTOS I, en ella podrá encontrar los aspectos teóricos de la operación unitaria denominada CENTRIDUGACIÓN Y DE LA SEDIMENTACIÓN y su aplicación en la industria de los alimentos 2 3 ÍNDICE DE CONTENIDO UNIDAD 2 SEDIMENTACIÓN Y CENTRIFUGACIÓN TEMA 2.1. INTRODUCCIÓN 2.1.1 2.1.2 DEFINICIONES E INTRODUCCIÓN TEORÍA DE CENTRIFUGACIÓN TEMA 1.2 VARIABLES DE IMPORTANCIA (ELEMENTOS DE ANÁLISIS) 2.2.1 DEFINICIONES E INTRODUCCIÓN A LA SEDIMENTACIÓN 2.2.2 TEORIA DE SEDIMENTACIÓN TEMA 1.3 EQUIPOS DE CENTRIFUGACIÓN 2.3.1 EQUIPOS 2.3.2 APLICACIONES TEMA 1.4 EQUIPOS DE SEDIMENTACIÓN 2.4.1 EQUIPOS 2.4.2 APLICACIONES 3 INTRODUCCIÓN El alumno conocerá y evaluara los aspectos teóricos de la operación unitaria denominada CENTRIFUGACIÓN.4 EQUIPOS DE SEDIMENTACIÓN En esta unidad el alumno conocerá los equipos de SEDIMENTACIÓN más utilizados en la actualidad por la industria alimentaria. 4 . y por otras industrias. y la importancia en relación a los usos que esta tiene en la industria alimentaría TEMA 2.1.4 OBJETIVOS GENERALES DE LA UNIDAD TEMÁTICA TEMA 2.2 VARIABLES DE IMPORTANCIA El alumno conocerá y evaluara los aspectos teóricos de la operación unitaria denominada SEDIMENTACIÓN.3 EQUIPOS DE CENTRIFUGACIÓN En esta unidad el alumno conocerá los equipos de CENTRIFUGACIÓN más utilizados en la actualidad por la industria alimentaria. y por otras industrias. y la importancia en relación a los usos que esta tiene en la industria alimentaría TEMA 2. TEMA 2. que se encuentran en el siguiente apartado.Una vez finalizado el trabajo de investigación documental y adquirido los conocimientos que los temas y subtemas marcan.. en este apartado se exponen las acciones que el alumno deberá realizar para alcanzar el logro de la unidad. 2.Conforme vaya estudiando. • El material esta dividido en temas con su correspondiente contenido que corresponden a los objetivos a alcanzar y este contiene subtemas que corresponden a cada uno de los conocimientos que el alumno debe de asimilar para poder cumplir con éxito la meta final. el formato y el sistema de calificación serán los que el instituto tiene estandarizado para ello: ver anexo 5.Consultar el índice de contenido de la unidad temática: en el encontrará todos los temas y subtemas de que consta el material. en la que se encuentran los temas que corresponde al logro del objetivo..Consultar los objetivos generales que corresponden a cada tema: en este caso existen 4 temas que corresponden a los del índice de contenido.A continuación una vez que el alumno conoce de los objetivos. puede realizar la investigación documetal que se señala.. para su logro deberá consultar el desarrollo de los temas integrantes de la unidad. 5 . repita esto tantas veces como sea necesario. 4. En caso contrario repase de nuevo los subtemas que no domina intentando alcanzar el objetivo marcado.5 INSTRUCCIONES GENERALES PARA EL USO DEL PAQUETE DIDÁCTICO El presente material ha sido elaborado para un aprendizaje autodidacta del alumno para ello debe seguir las siguientes instrucciones: 1. realice la auto evaluación y compruebe si realmente domina la unidad temática. 3. estudiarlos de manera que logre alcanzar el objetivo señalado anteriormente. Si la autoevaluación es exitosa usted ya esta preparado para continuar el estudio de la siguiente unidad temática “felicidades”... y la importancia en relación a los usos que esta tiene en la industria alimentaría INSTRUCCIONES: LEE CUIDADOSAMENTE EL MATERIAL. INTRODUCCIÓN El alumno conocerá y evaluara los aspectos teóricos de la operación unitaria denominada CENTRIFUGACIÓN. se rompe la homogeneidad y se produce la separación del soluto y del disolvente. Y AL FINAL REALIZA LAS ACTIVIDADES QUE SE TE INDICAN CENTRIFUGACIÓN La centrifugación es una técnica de separación de partículas que se basa en la distinta velocidad de desplazamiento de las partículas en un medio líquido al ser sometidas a un campo centrífugo.6 DESARROLLO DE LOS TEMAS INTEGRANTES DE LA UNIDAD TEMÁTICA TEMA 2. Cuando se centrifuga una solución.1. Las primeras partículas en sedimentar son las de mayor masa. 6 . la que lleva la partícula al fondo del tubo: PE = P + Fc = m (g + ac) à PE = m gE (gE à gravedad efectiva) Módulo de la gE à | gE | = √ g2 + ac2 ac = w2 r w = velocidad angular = dα / dt α = ángulo respecto al eje de giro En la centrifugación: gE = √ g2 + (w2 r) 2 Si g <<<< w2 r à se puede despreciar el término más pequeño à gE =w2 r Empuje efectivo (Ee): Ee = ρo gE V = (ρo / ρ ) m gE Fuerza de resistencia al avance (Fd)= Peso efectivo (PE) – Empuje efectivo (Ee)= 7 . es la fuerza que realmente produce la sedimentación. La suma de estas dos fuerzas da como resultante otra fuerza denominada Peso Efectivo (PE).Fuerzas que actúan sobre la partícula: Peso (P) Fuerza centrífuga (Fc) debido al giro que experimenta. ρo / ρ) / f Vs = velocidad de sedimentación: . por lo para medir el coeficiente de sedimentación se usa otra unidad: el Svedber (1 Svedber (S) = 10 -13 segundos ). El conocer s nos facilita: . pero siempre tiene un valor muy bajo. Para sedimentar antes se puede aumentar la velocidad angular (w). En esto se basan las ULTRACENTRÍFUGAS que permiten separar partículas de muy similar masa debido a las altas velocidades a las que trabajan.Proporcional a la masa de la partícula. La velocidad de sedimentación es útil para caracterizar partículas. Cuanto mayor sea la masa de la partícula mayor es la velocidad de sedimentación.El resto de términos no se pueden modificar. densidad y forma.Conocer su comportamiento en la centrifugación (facilita el diseño de métodos para su aislamiento. pero en Bioquímica se emplea otra unidad: el coeficiente de sedimentación.V ρo ) Como D = ( RT ) / ( f NA ) à M = (RTs) / D (1 . . A partir de la ecuación del coeficiente de sedimentación se puede calcular la masa molecular (M) de las sustancias que se centrifugan: Si multiplicamos y dividimos la ecuación por el número de Avogadro (NA) y teniendo en cuenta que NA multiplicado por la masa de las partículas es igual a la masa molecular (M) de la sustancia: M = ( f s NA ) / ( 1.Caracterizar la partícula y obtener información sobre su tamaño. gE es el término que provoca la sedimentación forzada. Esta propiedad es la que permite separar partículas con diferente masa.V ρo ) 8 . .M gE – (ρo / ρ ) m gE = f Vs Vs = m gE (1 . Volumen específico à V = 1 / ρ Sustituimos en la ecuación de Vs y queda: Vs / r w2 = m (1 – V ρo ) / f Coeficiente de sedimentación à s = Vs / r w2 à Unidades de tiempo (segundos). Esas variaciones en la densidad óptica se pueden recoger de varias formas. Con la centrifugación analítica lo que se pretende es estimar propiedades físicas de alguna partícula en concreto: sus propiedades hidrodinámicas. En cuanto al tipo de rotores. no a grandes mezclas. en torno a las 100. donde la máxima pendiente nos indica el frente de sedimentación.m. es decir la línea que separa la zona del principio de la cámara donde ya no hay partícula debido a que esta ha empezado a sedimentar de la zona donde la concentración está aumentando con respecto a la distancia al fondo de la cámara.000 r. se necesita que las paredes del tubo se encuentren alineadas con las líneas de fuerza y estén provistos de sistemas ópticos capaces de detectar la sedimentación de la partícula en cada momento.p.htm CENTRIFUGACIÓN ANALÍTICA.com/centrifugacion/principiofisico. Gráficas c frente a x: son de tipo sigmoideo. Para poder aplicar la tecnología de la centrifugación analítica deben cumplirse una serie de requisitos: · · · Que se aplique a sustancias lo más puras posible. Que presenten una mayor capacidad de giro. 9 .http://es.geocities. B. Hay varios métodos para medir la densidad óptica: 1. Ultravioleta: indicado para absorción específica a esa longitud de onda (por ejemplo DNA). Da como resultado gráficas de tipo c/x. por lo que si solapamos las dos gráficas el pico corresponde a la máxima pendiente. 10 .Gráficas dc/dx frente a x: se forrma un pico correspondiente al frente que es la máxima variación de concentración frente a la distancia. Este segundo método mide variaciones de concentración frente a la distancia y en le primer método la máxima pendiente nos marca el frente.-Medida de la densidad óptica. mientras que aquella de menor S al sedimentar más lentamente mostraría su frente más cerca del principio de la caja. C. 3. de modo que las gráficas obtenidas serían iguales a las de la figura anterior. aquella con un mayor coeficiente de sedimentación mostraría un frente más cercano al fondo de la caja.2. mucho menos sensible. y es que en muchos casos es muy complicado conseguir purificar una partícula a esa concentración. con lo que se deben trabajar a concentraciones del orden de 1 mg/ml para garantizar una buena detección. la gráfica resultante mostrará un sólo frente de sedimentación (un sólo valor de S). lo que conlleva un problema.Aplicaciones.. la gráfica resultado es del tipo dc/dx. Averiguar si el aislado es puro: Si tenemos un aislado y queremos averiguar si está puro. Si está pura. Schlieren: mide variaciones del índice de refracción frente a la distancia (dn/dx). Estos métodos no son capaces de detectar pequeñas concentraciones de partícula. Si resulta que está contaminada con otra partícula. pero es que n es proporcional a la concentración. 11 . podemos introducirlo en una cámara de carga e iniciar la centrifugación. De este modo nos encontramos con gráficas c/x con dos escalones o dc/dx con dos picos. ya Interferencia: al igual que el anterior da como resultado gráficas dc/dx. con lo que los datos empezarán a mostrarse en el ordenador. es de suponer que la más pesada formaría un frente más cerca del final de la cámara. Al recoger el gráfico en la pantalla obtendríamos una gráfica como la de la figura a la derecha.Las centrífugas analíticas no se pueden utilizar con grandes mezclas. Para ilustrar esto. la técnica de centrifugación analítica puede aportar gran información en cuanto a estructura de macromoléculas. Si realizamos una centrifugación de este material en condiciones nativas (pH 7). En una mezcla heterogénea. obtendríamos un solo pico o una sola pendiente. sino una línea más o menos sinuosa que nos indica que el aislado no está puro. La gráfica resultante de la centrifugación de un homogeneizado no tiene un frente definido. ya que a ese pH. el DNA es bicatenario y por 12 . % a = a / (a + b) % b = b / (a + b) Para interpretar posibles estructuras: En determinadas condiciones. a y b. Por supuesto la distancia a se corresponde con la partícula de mayor S. aunque sólo sea para proporcionar modelos. que nos indicaría que es homogéneo. como la de la figura del punto anterior. el establecer las medidas de los valores a y b es prácticamente imposible. sino una mezcla de partículas (preferiblemente 2). caracterizado por su doble hélice. y las centrifugamos. nos centramos en una de las macromoléculas más especiales en cuanto a estructura. y si dejamos avanzar a ese frente observaríamos que a continuación se forma otro correspondiente a la partícula de menor S. éstos son la base para establecer la relación entre los dos componentes. una de mayor S y otra con menor coeficiente de sedimentación. que se suele dar en % mediante las ecuaciones de la derecha. Averiguar la proporción relativa de los componentes: Si lo que tenemos no es un aislado puro. el DNA. algo que se corresponde con la realidad. En la primera de c/x se obtienen dos datos. Al ser las distancias iguales.tanto forma una sola entidad. otra con nicks en una de las hebras. y una cadena 13 . mostrando una primera zona con una pendiente baja. distintiva de una mezcla. Que en la doble hélice una de las hebras presente nicks y la otra no. 2. una intacta que al 50%. resultan ser iguales. Si sumamos los postulados 1 y 2 se obtienen tres cadenas de DNA. La explicación a este resultado pasa por postular tres posibles estructuras: 1. En cambio si el experimento se realiza en condiciones desnaturalizantes (pH 12). Que halla dos cadenas de DNA. la gráfica cambia. correspondiente a b una con nicks y otra intacta. se encontraría en a. las dos hebras se encuentran al 50%. con una proporción del (50 – x)/2%. 3. Realmente se trata de una multiplicación del caso 1. que aportaría una a b y otra a a con una proporción del x %. y posteriormente una pendiente acusada marcando homogeneidad. Los parámetros de la gráfica a y b. correspondiendo a b y a respectivamente. con lo que seguimos transformando: 14 . la integramos obteniendo una nueva ecuación. lo recomendable es coger entre 8 y 10 valores de x a distintos tiempos.toda cortada que se encontraría en b con igual proporción que la primera. con estas. ya que las ecuaciones se ajustan mucho más al minimizarse la fuerza de rozamiento debida al choque de las partículas con los bordes del tubo. podemos obtener el coeficiente de sedimentación en base a las sucesivas lecturas del proceso de centrifugación llevadas a cavo por el lector óptico. donde: Debido a los errores cometidos en las lecturas y medidas. y recogiendo la primera ecuación de S. Para calcular S: No se puede calcular S en centrifugación preparativa. Esta última interpretación es muy poco probable en un entorno biológico. x2 y x3). pero sí en analítica. pero eso no implica que explique los datos obtenidos. obtenemos distintos valores de x (x1. lo que nos pasa ahora es que la ecuación por tanto no es del todo válida. En estas condiciones. que como es lógico se corrigen sumando el valor de distancia entre la cubeta de carga y el eje. no es conveniente sustituir directamente dos de las medidas en la ecuación. Sin embargo puede también contener varias fases si el líquido intersticial de las mezclas contiene el elemento con diversas densidades.. A menudo claro. USO EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE INSTRUCCIONES: 1. Debajo encuentra un ejemplo de un depósito de sedimento: El centrifugado o el concentrado que es el líquido flotante.Identifica en la industria alimentaría que tipo de filtración se utiliza según las diferentes clasificaciones mencionadas en la teoría AUTOEVALUACION Las características de la sedimentación son: a) Separación incompleta – Baja velocidad de separación b) Separación Completa – Baja velocidad de separación c) Alta velocidad de separación – Separación Completa 15 . debido a la presencia de las partículas coloidales muy finas que no se depositan fácilmente. Dos fases claramente distintas se forman en el recipiente durante la centrifugación: El sedimento Generalmente no tiene una estructura uniforme. algunas veces nublado. tales como aceites por ejemplo.La centrifugación es un proceso de separación que utiliza la acción de la fuerza centrífuga para promover la aceleración de partículas en una mezcla de sólido-líquido. d) Económica – Alta velocidad de separación e) Cara – Baja velocidad de separación Cuando las particulas estan bastante separadas unas de otras y del recipiente se denomina: a) Centrifugación libre b) Sedimentación frenada c) Sedimentación forzada d) Sedimentación libre e) Centrifugación frenada Cuando las particulas estan muy juntas e interaccionan se denomina al tipo de sedimientación como: a) Sedimentación industrial b) Sedimentación libre c) Sedimentación diferencial d) Sedimentación aplicada e) Sedimentación forzada Para el movimiento de una particula existen tres fuerzas. ¿cual es la fuerza que actua hacia arriba? a) La resistencia de la particula b) La fuerza de gravedad c) La fuerza de flotación d) La resistencia del agua e) La estatica 16 . ¿cual es la fuerza que actua hacia abajo? a) La gravedad b) La Fuerza de flotación c) La resistencia d) La resistencia de la torta e) El agua Para el movimiento de una particula existen tres fuerzas. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. estanques de decantación primaria. Y AL FINAL REALIZA LAS ACTIVIDADES QUE SE TE INDICAN SEDIMENTACIÓN Movimiento hacia el fondo de las partículas suspendidas en el agua. de los flóculos químicos cuando se emplea la coagulación química. y para la concentración de sólidos en los espesadores de lodos. Los términos sedimentación.TEMA 2. de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. 17 . y la importancia en relación a los usos que esta tiene en la industria alimentaría INSTRUCCIONES: LEE CUIDADOSAMENTE EL MATERIAL. Proceso de depósito y asentamiento por gravedad de la materia en suspensión en el agua. de la materia en suspensión en flóculo biológico en los decantadores secundarios en los procesos de lodo activado. clarificación y decantación se utilizan indistintamente. Esta operación se emplea para la eliminación de arenas. En términos de tratamiento de aguas residuales la sedimentación consiste en la separación. por la acción de la gravedad.2 VARIABLES DE IMPORTANCIA (SEDIMENTACIÓN) El alumno conocerá y evaluara los aspectos teóricos de la operación unitaria denominada SEDIMENTACIÓN. generalmente hace parte de los tratamientos primarios y tiene por objeto reducir la carga de sólidos sedimentables cuyos tamaños de partícula son relativamente grandes. En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas. Sedimentación Simple y la Sedimentación Inducida. mediante la fuerza gravitacional. no aglomerables. por acción de la gravedad. Es frecuente que durante el proceso de sedimentación. por disminución de la velocidad y turbulencia del fluido. la eliminación se da simplemente. es decir. y también es posible que los cuatro mecanismos de sedimentación se lleven a cabo simultáneamente. en estos últimos. y por compresión. es preciso prestar atención tanto a la obtención de un efluente clarificado como a la producción de un lodo concentrado. sedimentadotes y decantadores. prevalece sobre la fuerza de 18 La . se pueden producir cuatro tipos de sedimentación: discreta. En el tratamiento de aguas se distinguen dos tipos de sedimentación. floculenta. Mediante esta operación se eliminan partículas simples. con el auxilio de la coagulación. SEDIMENTACIÓN Consiste en promover condiciones de reposo en el agua. el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado. Este proceso se realiza en los desarenadores. las partículas en suspensión más densas. La Sedimentación Simple. retardada (también llamada zonal). para remover. a la operación de eliminación de las partículas sólidas contenidas en un fluido. pero también es necesario producir un lodo cuya concentración de sólidos permita su fácil tratamiento y manejo. SEDIMENTACIÓN SIMPLE Se entiende por sedimentación simple. ésta se produzca por diferentes mecanismos en cada fase.En la mayoría de los casos. cuando la fuerza de gravedad que obra sobre las partículas. En el proyecto de estanques de sedimentación. presedimentadores. Esta operación se realiza en unidades llamadas decantadores. cuya coagulación o aglomeración. llamada también Decantación. Sedimentadores. El agua clarificada después de su tratamiento biológico. La Sedimentación Inducida. se refiere a la sedimentación de partículas coloidales. entre otros. Esta operación se realiza en unidades conocidas como “desarenadores” o “clarificadores”.. Una adecuada dosificación de coagulantes debe producir flóculos con velocidades de caída tales que lleguen al fondo de las tolvas recolectoras en un tiempo económicamente aceptable (entre 10 y 20 min). La decantación es inherente a la coagulación y a la floculación.arrastre del fluido. 19 .clarifican el efluente y separan los sólidos para retornarlos a las zanjas y mantener la concentración de lodos activados. ha sido inducida previamente por agentes químicos. Tanques sedimentadores: La sedimentación es el proceso mediante el cual se separara el agua clarificada de los flóculos debido a la mayor densidad que provoca que se depositen en el fondo de los tanques mientras el líquido asciende y se recolecta por la parte superior. sale superficialmente a través de vertedores. tales como el alumbre o el hidróxido férrico. La zona de sedimentación consta de un canal rectangular con volumen. alarma y paro automático.0 mts. Tracción central: tornamesa incluyendo reducción completa por engranes. La zona de salida está constituida por vertederos. Figura 1. Esta estructura está compuesta de un vertedero rectangular a todo lo ancho de la unidad y una pantalla o cortina perforada. En este caso. longitud y condiciones de flujo adecuadas para que sedimenten las partículas. sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas. Sedimentador convencional de forma rectangular y flujo horizontal 20 . La zona de recolección de lodos está constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados y una tubería y válvulas para su evacuación periódica. Sedimentadores convencionales de forma rectangular y flujo horizontal Descripción La zona de entrada está constituida por una estructura hidráulica de transición que permite una distribución uniforme del flujo en toda la sección de la unidad. canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finalidad de recolectar el efluente. no cambian sus características durante el proceso de sedimentación. Sedimentadores La sedimentación es el proceso de separación de un conjunto de partículas que se encuentran en suspensión en un fluído. las partículas son discretas. para sedimentación primaria ó secundaria.0 a 60. Diámetros de 3.PRODUCTO : "Sedimentadores circulares" ID PRODUCTO : 1168 Características: Tipo poste central ó puente. mecanismo con indicador de torque. La prueba deberá efectuarse con la turbiedad más alta con la que se espere que deba operar la unidad. La relación de las dimensiones largo (L) y ancho (B) de la unidad deben enconcontrarse en él: 2. turbiedades mayores crean interferencias en el proceso. La relación entre el largo (L) y la profundidad (B) deben encontrarse entre los límites: 6<L/H<20. Criterios básicos Se debe efectuar una prueba de sedimentación en el laboratorio. Criterios de diseño Establecida la velocidad superficial en el laboratorio. Son eficientes para reducir partículas discretas de tamaño mayor a 0. 21 . para determinar la velocidad de sedimentación óptima para el agua a tratar y la eficiencia que se podría esperar.Ventajas .8< L/B< 6.05 mm. la velocidad superficial (Vs) y la velocidad horizontal (VH) deben guardar la relación: L/H : VH/Vs. el área de la zona de sedimentación será igual a la relación caudal/velocidad superficial. Restricciones Son adecuadas para remover turbiedades de hasta 1000 UNT. En estos casos se debe incrementar el período de retención o diseñar un presedimentador. disminuyendo la eficiencia. Las dimensiones largo (L) y profundidad (H) de la unidad. son unidades de operación confiable en el medio rural.Por su simplicidad. 60 a 1. Se sugiere dar a la unidad una pendiente de 5% a 10%.55 cm/s..10 a 0.00 m de la pared de entrada.15 m/s. Los orificios más altos deben estar a 1/5 o 1/6 de altura a partir de la superficie del agua y los más bajos entre 1/4 y 1/5 de la altura (H) a partir del límite inferior. evitando que la unidad opere sobrecargada. Para evitar arrastre de partículas. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE INSTRUCCIONES: 1. Se sugiere considerar un aliviadero para regular el caudal de ingreso.Identifica en la industria alimentaría que tipo de filtración se utiliza según las diferentes clasificaciones mencionadas en la teoría AUTOEVALUACION La fuerza aceleradora que aprovecha la sedimentación para separar las fases es: a) La succión b) La Fuerza centrífuga c) El vacío d) La presión e) La gravedad Cuando los medios a separar son un gas y un sólido se utiliza un dispositivo denominado: a) Ciclon b) Turbina c) Centrifuga d) Filtro prenza e) Sedimentador En una sedimentación diferencial en el que sedimentan un rango de partículas. La velocidad en los orificios de la pantalla no debe ser mayor de 0. La tasa de velocidad en el vertedero de salida de la unidad debe ser preferiblemente menor de 1. para facilitar el deslizamiento del sedimento.La pantalla o cortina perforada debe encontrarse entre 0.0 l/s/m. se recomiendan velocidades horizontales (VH). menores de 0. las partículas de más grandes y las ligeras sedimentan a una velocidad 22 . /m3 (metro cúbico) en agua.la diferencia de densidad de la partícula con el fluido d) viscosidad del fluido . Mencione la línea de interfase superior y el sedimento que se forman a) Es una suspensión constante b) agua y aceite. respectivamente d) no se sedimenta ya que tienen la misma densidad e) Se sedimenta el aceite y queda un líquido claro en la parte superior (es agua) 23 .a) b) c) d) e) la más grande sedimenta más lento a diferente velocidad la más grande sedimenta más rápido a una misma velocidad Superior que el líquido asciende La velocidad de sedimentación de los componentes de una suspensión está en relación directa con____ y en relación inversa con _____ a) la diferencia de densidad de la partícula con el fluido – viscosidad del fluido b) la diferencia de densidad de la partícula con el fluido – Diámetro de la partícula c) Diámetro de la partícula .la diferencia de densidad de la partícula con el fluido e) viscosidad del fluido – Diámetro de la partícula En un cilindro de sedimentación se sedimenta una suspensión de aceite con una densidad (ro) de 894 Kg. respectivamente c) aceite y agua. y centrifugación analítica. Dentro de la centrifugación preparativa hay dos métodos esenciales de separación: la centrifugación diferencial y la centrifugación en gradiente de densidad (zonal e isopícnica).TEMA 2. Todos estos tipos de centrifugación se explican con detalle en apartados sucesivos.3 EQUIPOS DE FILTRACIÓN En esta unidad el alumno conocerá los equipos de CENTRIFUGACIÓN más utilizados en la actualidad por la industria alimentaria. orgánulos subcelulares o macromoléculas. cuyo objeto es aislar partículas específicas. 24 . Se pueden encontrar varios tipos de centrífugas. Independientemente del tipo de centrifugación que se vaya a llevar a cabo. Y AL FINAL REALIZA LAS ACTIVIDADES QUE SE TE INDICAN EQUIPOS DE CENTRIFUGACIÓN Esencialmente una centrífuga es un aparato que separa partículas que están en solución. INSTRUCCIONES: LEE CUIDADOSAMENTE EL MATERIAL. Pequeño tamaño. con la que se pretenden estimar propiedades físicas de alguna partícula en concreto: sus propiedades hidrodinámicas. Tipos de centrífugas. de sobremesa o clínicas. el elemento básico necesario es la centrífuga. 1. y por otras industrias. Centrífugas de baja velocidad. En Biología estas partículas pueden ser células. Hay dos tipos de procesos de centrifugación: centrifugación preparativa. algunas con sistema de vacío. macromoléculas). Máxima velocidad: 5000 rpm.Analíticas: obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación (s. 3. virus o macromoléculas. virus. Volúmenes muy pequeños. precipitados de sales insolubles…) 1.a. PM).Sin refrigeración. Refrigeradas. Útiles en la separación de fracciones celulares. Útil para partículas grandes (células. Micrófugas: variante de las anteriores. 25 . 2 tipos: . -Preparativas: aislamiento de partículas de bajo S (microsomas. Presentan sistemas auxiliares: sistemas de refrigeración. sistemas de alto vacío. Útiles en Biología Molecular. Ultracentrífugas. Velocidad entre 18000 y 25000 rpm. Centrífugas de alta velocidad. Insuficientes para la separación de ribosomas. Velocidades altas: más de 10000 rpm y tubos cortos. Velocidad: a partir de 50000 rpm. 2. ZONAL pobre bueno bueno CENT..Tipos de rotores. Se tres tipos de rotores en las centrífugas: . Tipo de rotor es adecuado para un tipo determinado de separación: Tipos de TIPO DE ROTOR Ángulo fijo Vertical Flotante SEDIMENTAR excelente pobre ineficiente separaciones CENT.B. . En este tipo de rotor. 1.Rotores flotantes.. los tubos que se utilizan para centrifugar están unidos al brazo del rotor por su parte superior. 26 .Rotores flotantes.Rotores verticales.Rotores de ángulo fijo o angulares. ISOPÍCNICA bueno excelente adecuado A continuación se muestran unos diagramas de la estructura de cada rotor y esquemas que indican cómo sucede la sedimentación con cada rotor. tanto en centrifugación diferencial como en centrifugación en gradiente de densidad. . 2.Rotores de ángulo fijo o angulares. debido a la fuerza centrífuga. los tubos pierden la verticalidad y se sitúan perpendiculares al eje de rotación.Durante la centrifugación.. 27 . .En este tipo de rotores la centrifugación se lleva a cabo siempre en un ángulo fijo respecto al eje de rotación. 28 . 3.Rotores verticales. . Centrifugación preparativa Centrifugación analítica Centrifugación gravimétrica Centrifugación iniciativa Centrifugación Cuantitativa 29 .Identifica en la industria alimentaría que tipo de filtración se utiliza según las diferentes clasificaciones mencionadas en la teoría AUTOEVALUACION El objetivo de este tipo de centrifugación es aislar partículas de importancia.ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE INSTRUCCIONES: 1. Un tipo de centrifugación preparativa es: La diferencial Centrifugación analítica Centrifugación gravimétrica Centrifugación iniciativa Centrifugación Cuantitativa El equipo que se muestra en la imagen usado para aislar: Virus Células Organelos Sueros Precipitados El equipo que se muestra en la imagen es utilizado para aislar: Moléculas Virus Células Bacterias Organelos celulares El equipo de la imagen se usa para aislar: Precipitados Virus Organelos Moléculas Microsomas 30 . En general se recomienda ponerlos antes de las obras de infiltración subterráneas. al igual que en el caso de estanques de infiltración.4 EQUIPOS DE SEDIMENTACIÓN En esta unidad el alumno conocerá los equipos de SEDIMENTACIÓN más utilizados en la actualidad por la industria alimentaria. los sedimentos pueden quedar atrapados en las capas de la cubierta de la obra de donde pueden removerse periódicamente. y cuando el flujo que reciben transpone este tipo de materiales en suspensión. Y AL FINAL REALIZA LAS ACTIVIDADES QUE SE TE INDICAN SEDIMENTADORES a. En el caso de obras alternativas para el drenaje urbano de aguas lluvias los sedimentadores son obras anexas que deben colocarse antes de que el flujo ingrese a una obra en la cual la sedimentación de partículas finas puede generar problemas de funcionamiento o mantención. La falta de mantenimiento es la primera causa de fracaso de 31 . si existe un aporte de agua con sedimentos y no se dispone de ninguna otra posibilidad de retirarlos o de mejorar la calidad del agua aportante. Descripción. Para que operen adecuadamente requieren un mantenimiento periódico consistente en retirar los sedimentos atrapados para restituir el volumen útil del sedimentador. Para el caso de zanjas y pozos de infiltración que se alimentan por la superficie. y como sedimentadores los destinados a remover del 60% al 80% de los sólidos en suspensión.TEMA 2. como zanjas y pozos de infiltración. se contempla una zona destinada a la sedimentación de partículas gruesas al inicio de la obra y por lo tanto no requieren de un sedimentador anexo. Los sedimentadores son aparatos destinados a remover por gravedad las partículas finas que el flujo de agua transporta en suspensión o como arrastre de fondo. Se califica estos aparatos como desarenadores si están destinados a remover el 75% de las partículas de diámetro igual o mayor que 0.2mm. y por otras industrias. INSTRUCCIONES: LEE CUIDADOSAMENTE EL MATERIAL. En el caso de estanques y lagunas de retención. flotan en la superficie y son retirados. SEDIMENTACION PRIMARIA En estos sedimentadores los materiales livianos. Con el objeto de evitar olores desagradables. El aire se renovará periódicamente y se someterá al tratamiento químico de olores. de la cual se retiran mediante bombas. Los sólidos pesados se van al fondo de los tanques. de manera que separen partículas del tamaño de las arenas gruesas o mayores. donde una estructura que gira lentamente los barre y concentra en una tolva central. como grasas. Para ser empleados como obras anexas de drenaje urbano se consideran desarenadores simples que actúen por gravedad sin la adición de floculantes. Debido a ello se recomienda desarrollar todas las acciones posibles para evitar que el agua que llegue a las obras de infiltración acarree cantidades significativas de sedimentos.este tipo de aparatos. Para este proceso se cuenta (inicialmente) con tres tanques circulares de 38 metros de diámetro. por lo tanto deben colocarse sólo si se tiene la certeza de que serán mantenidos razonablemente. aceites y espumas. 32 . los tanques de sedimentación primaria ESTÁNcubiertos. Una parte del lodo que se retira de los sedimentadores finales se recircula a los tanques de aireación.SEDIMENTACIÓN FINAL El agua residual al salir del reactor. en la cual se haya implicado un mecanismo de transferencia de cantidad de movimiento por flujo viscoso. por lo que al llevarlo a tanques con gran área y mucha quietud. Un equipo de barrelodos lo concentra en una pequeña tolva. se deposita en el fondo. basada en el fenómeno de desplazamiento relativo de fases particuladas en el seno de un medio fluido. Los sedimentadores finales o secundarios que se usan en San Fernando son de forma rectangular. En la primera fase hay cuatro. inscribible en el ámbito de los procesos fisicos. Esto es lo que se conoce como lodo activado de retorno. contiene una gran cantidad de sólidos que se deben retirar para poder verterla adecuadamente al río Medellín. 33 . El lodo activado tiene la propiedad de sedimentar muy bien. de la cual es retirado por medio de bombas. Lo anterior con el objeto de mantener altas concentraciones de sólidos (bacterias) en los reactores. LA SEDIMENTACIÓN COMO OPERACIÓN BÁSICA La Sedimentación es una operación unitaria. El lodo que no se recircula continúa hacia los otros procesos. los iones que se forman en la disolución neutralizan las cargas de las partículas.AUTOEVALUACIÓN Equipo sedimentador que retira casi todas las partículas de un líquido se conoce como: a) clarificador b) sedimentador de carbón activado c) seleccionador d) gravitador e) x Equipo sedimentador que separa los sólidos en fracciones recibe el nombre de a) clasifïcador b) revolucionador c) seleccionador d) gravitador e) clarificador Es un pretratamiento de la sedimentación en el que se añade un electrólito para evitar la dispersión de limos con cargas iguales. que pueden entonces aglomerarse así acelerar la sedimentación. a) Lixiviación b) Floculación c) Reciclación 34 . d) Particulación e) Todas las anteriores ¿Qué ocurre con el agua que acompaña los flóculos cuando avanza la compresión? a) es expulsada por la presión b) es retenida por la fuerza de los enlaces de los flóculos c) es expulsada por evaporación d) es absorbida por las partículas constituyéndose en parte de ellas e) se aplica una fuerza centrífuga para ser retirada Para que un equipo se denomine sedimentador este debe de remover un porcentaje de particulas alrededor de: a) 60 a 80% b) 10 a 20% c) 100% d) 50 a 60% e) 80 a 100% 7 EVALUACIÓN DE LA UNIDAD TEMÁTICA (Trabajo de investigación documental) Conceptos básicos y propiedades fundamentales de la centrifugación y la sedimentación o Definiciones y conceptos básicos de centrifugación o Definiciones y conceptos básicos de sedimentación o Equipos de centrifugación o Equipos de sedimentación El formato del documento y las calificaciones son las que el instituto ha establecido y entregado al alumno durante el curso de inducción. 35 . a) Centrifugación preparativa b) Centrifugación analítica c) Centrifugación gravimétrica 36 .EVALUACION Cuando a los equipos no se les agrega floculantes este se denomina: a) Desarenadores b) Sedimentadores c) Filtros d) Centrifugas e) Mezcladores A los sedimentadores se les agregan ciertos compuestos para mejorar su efectividad y estos se denominan: a) Floculadores b) Sedimentadores c) Filtros d) Ceolita e) Fijadores ¿Qué ocurre con el agua que acompaña los flóculos cuando avanza la compresión? a) es expulsada por la presión b) es retenida por la fuerza de los enlaces de los flóculos c) es expulsada por evaporación d) es absorbida por las partículas constituyéndose en parte de ellas e) se aplica una fuerza centrífuga para ser retirada Otro nombre que recibe la centrifugación de gradiente de densidad es: a) Isopicnica b) Analitica c) Diferencial d) Cuantitativa e) Cualitativa En la centrifugación analitica lo que se pretende es: a) Estimar propiedades fisicas b) Aislar elementos c) Aislar virus d) Estimar propiedades quimicas e) estimar propieddaes bacteriológicas El equipo de la imagen se usa para aislar: a) Precipitados b) Virus c) Organelos d) Moléculas e) Microsomas El objetivo de este tipo de centrifugación es aislar partículas de importancia. Treybal Profesor de Ingenieria Química Universidad de Rhode Island Mc. que arrastran con ellos las partículas de limo a) Métodos de floculación b) Métodos de sedimentación c) Métodos de centrifugación d) Métodos de dispersión e) Métodos de filtración Las características de la sedimentación son: a) Separación incompleta – Baja velocidad de separación b) Separación Completa – Baja velocidad de separación c) Alta velocidad de separación – Separación Completa d) Económica – Alta velocidad de separación e) Cara – Baja velocidad de separación Bibiografia TRANSFERENCIA DE MASA.d) e) Centrifugación iniciativa Centrifugación Cuantitativa Separación mecánica en los que dos líquidos inmiscibles o un sólido y un líquido alcanzan el equilibrio bajo la acción de la gravedad. a) Sedimentación b) Centrifugación c) Filtración d) Tamizado e) Cristalización Incluyen el uso de agentes superficialmente activos y la adición de materiales tales como caliza. SEGUNDA EDICION Robert E. 37 . alúmina o silicato sódico. Graw Hill.