¿Qué es un Concentrador Centrífugo?
Un concentrador centrífugo es un dispositivo que aplica fuerza centrífuga a una muestra en solución a presión reducida para evaporar el disolvente y concentrar la muestra.
Generalmente consta de una cámara centrífuga, una cámara de refrigeración y una unidad de descompresión.
Usos de los Concentradores Centrífugos
Los concentradores centrífugos se caracterizan por reducir el punto de ebullición del disolvente de la muestra durante la concentración y por aplicar una fuerza centrífuga a la muestra para evitar la expulsión del disolvente, la formación de espuma, etc. Esto permite reducir las pérdidas de muestra debidas al calentamiento o a la ebullición, lo que las hace adecuadas para la concentración de muestras para microanálisis en las que se utilizan cantidades muy pequeñas de muestra.
Se utilizan para concentrar ADN, ARN y péptidos, y para preparar otras aplicaciones que requieren concentración y secado. También se utilizan en muchas áreas para la concentración de mezclas de disolventes y agua, análisis de residuos, investigaciones toxicológicas y forenses, química combinatoria, análisis de alimentos y análisis medioambientales.
Principio de los Concentradores Centrífugos
Los concentradores centrífugos utilizados para el microanálisis y otras aplicaciones se caracterizan por el uso de los “tres estados de la materia” para concentrar las muestras. Concretamente, el disolvente de la muestra se evapora a presión reducida y a una temperatura inferior a la de las condiciones atmosféricas, se vaporiza y se recoge, y la muestra se concentra reduciendo la cantidad de disolvente de la muestra. Por lo tanto, la configuración mínima necesaria para un concentrador centrífugo es una cámara centrífuga, una cámara de refrigeración y un dispositivo reductor de presión, como una bomba de vacío.
En los concentradores centrífugos, la cámara centrífuga se despresuriza mediante un dispositivo de descompresión mientras la muestra líquida se coloca en la cámara centrífuga. Al reducirse la presión, disminuye el punto de ebullición de la sustancia y, por tanto, el punto de ebullición del disolvente contenido en la muestra en la cámara centrífuga. Por lo tanto, la evaporación del disolvente es posible a temperaturas más bajas que en condiciones atmosféricas.
El disolvente evaporado pasa a la cámara de refrigeración, donde se enfría y se recoge. En este punto, la muestra se calienta, lo que favorece la evaporación del disolvente y evita la congelación del disolvente que se produce durante la despresurización. La presión en la superficie de la muestra en la cámara de centrifugación es la misma que en la cámara de centrifugación despresurizada. La fuerza centrífuga aplicada a la muestra en el concentrador centrífugo crea un gradiente de presión dentro de la muestra, donde cuanto más profunda es la muestra, mayor es la presión.
Por lo tanto, si la presión en la cámara centrífuga está bien controlada, sólo la superficie de la muestra tiene un punto de ebullición bajo presión reducida y sólo la superficie hierve sin hervir el interior de la muestra, evitando así la ebullición eutéctica, donde el interior hierve.
Más Información sobre los Concentradores Centrífugos
1. Concentración de Lodos Mediante Concentradores Centrífugos
Los espesadores centrífugos se utilizan principalmente en ámbitos como el microanálisis, pero en los últimos años también se han empleado en el tratamiento de lodos de depuradora. Entre los lodos de depuradora, los de la primera balsa de decantación se sedimentan con facilidad y pueden espesarse fácilmente por decantación gravitatoria.
Sin embargo, los lodos de la última balsa de sedimentación (especialmente los lodos en exceso) no sedimentan fácilmente, lo que dificulta su concentración por sedimentación gravitatoria. Por lo tanto, los espesadores centrífugos se utilizan como un tipo de método mecánico de espesamiento de lodos (método de espesamiento mecánico). Los métodos de espesamiento mecánico también incluyen los espesadores flotantes a presión atmosférica y los espesadores de filtración tipo cinta.
2. Estructura y Funcionamiento de los Concentradores Centrífugos para Espesamiento de Lodos
Los espesadores centrífugos para el espesamiento de lodos espesan el exceso de lodo mediante la fuerza centrífuga. En este momento, no se lleva a cabo ninguna despresurización. Los espesadores centrífugos para el espesamiento de lodos tienen una estructura en la que el cilindro exterior y el cilindro interior con tornillo giran alrededor de la tubería de alimentación de lodos manteniendo una diferencia de rotación constante entre ellos.
Esta diferencia de rotación se establece, por ejemplo, entre tres y ocho revoluciones, con el cilindro interior con el tornillo girando ligeramente más despacio. Los lodos se introducen primero en el cilindro exterior a través del tubo de alimentación de lodos del espesador centrífugo. Antes de introducir los lodos en el espesador centrífugo, se suelen añadir floculantes u otros agentes.
El cilindro exterior gira a alta velocidad y el lodo es sometido a la fuerza centrífuga, causando la sedimentación y separación debido a la diferencia de gravedad específica entre el agua y los sólidos, lo que resulta en la acumulación de lodo espesado en el cilindro exterior. En este punto, hay una diferencia de rotación entre los cilindros interior y exterior, con el cilindro interior girando ligeramente más lento, por lo que el lodo concentrado depositado es raspado y empujado hacia fuera por un tornillo unido al cilindro interior y descargado.
Este tipo de espesador centrífugo puede utilizarse, por ejemplo, para espesar lodos con una concentración del 1% o inferior hasta una concentración del 4-6%.