1 Centrifugas Industriales

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Centrífugas Industriales 1. Introducción La centrifugación es un método mecánico de separación separación de líquidos no miscibles, o de sólidos y líquidos por la aplicación de una fuerza centrífuga. Esta fuerza puede ser muy grande. Las separac separacione iones s que se llevan llevan a cabo lentamente lentamente por graved gravedad ad pueden pueden acelerar acelerarse se en gran gran medida con el empleo de equipo centrífugo. Las centrífu centrífugas gas o bombas bombas centrífu centrífugas gas se usan en diferen diferentes tes tipos de industria industrias: s: industr industria ia química, petroquímica, refinerías, industrias alimenticias, farmacéuticas, tetil, azucarera, etc. ! continuación, continuación, "aremos una descripción sobre que son las centrífugas, centrífugas, sus tipos y clasificación# además de su participación en la industria azucarera. $b%etivos &enerales: 'escripción del proceso de elaboración de az(car. 'etallar la participación de la centrífugas en dic"o proceso. Específicos: 'ar a conocer que es una centrífuga. 'etallar las clases y tipos de centrífugas. Especificar las partes que compone una centrífuga. Eplicar el proceso donde dic"o equipo participa. 'efinición del equipo: )na centrífuga es un aparato que aplica una fuerza centrífuga sostenida *esto es, una fuerza produci producida da por rotación+ rotación+ para para impeler impeler la materia materia "acia "acia afuera afuera del centro de rotación rotación.. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación. ig. - ipos de separador mecánico

Materiales se separados

Separadores

Líq Líquido ido de de lílíquido ido

anques de de se sedim diment entaci ación, ón, ci ciclo clones lílíquido idos, decan cantad tadore ores centrífugos, coalescedores.

&as de líquido

anques fifi%os, de deaereadores, ro rompedores de de espumas.

Líquido de de ga gas

/ámaras de de se sedimentación, ci ciclones, pr precipitadores electroestáticos, separadores de c"oque.

0ól 0ólido ido de de lí líquido uido

iltr iltro os, filt filtrros ce centrí trífug fugos, os, cla clarific ifica adores res, es espesa esador dores, cent centrrífug fugas de sedimentación, ciclones líquidos, criba "(meda, separadores magnéticos.

Líquido de sólido

1rensas, etractores centrífugos.

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0ólido de gas

/ámaras de de se sedimentación, fifiltros de de aire, fifiltros de de bolsa, ci ciclones.

0ólidos de sólidos

/ribas, clasificadores clasificadores neumáticos neumáticos y "(medos, "(medos, clasificadores clasificadores centrífugos.

La fuerza centrífuga se genera dentro del equipo estacionario mediante la introducción de un fluido con alta velocidad tangencial a una cámara cilindro cónica, formando un vórtice de considerable intensidad. Los ciclones que se basan en este principio etraen gotas líquidas o partículas sólidas de los gases con diámetros "asta de - a 2 3m. )nidades más peque4as, llamadas ciclones líquidos, separan las partículas sólidas de los líquidos. La alta alta veloc velocida idad d que que requie requiere re un líquid líquido o a la entra entrada da de estos estos se obtie obtiene ne con con bomb bombas as estándar. En los equipos giratorios se genera una fuerza centrífuga muc"o mayor que en los equipos equipos estacion estacionario arios s *tazones *tazones o canastas canastas operad operados os en forma forma mecánica mecánica,, normal normalment mente e de metal, giran en el interior de una carcasa estacionaria+. !l rotar un cilindro a alta velocidad, se induce un esfuerzo de tensión considerable en la pared del mismo. Esto limita la fuerza centrífuga, que puede generarse en una unidad de tama4o y material de construcción dados. 1or lo tanto, solamente pueden desarrollarse fuerzas muy intensas en centrífugas peque4as. La base física de la separación es la acción de la fuerza centrífuga sobre las partículas en rotación, que aumenta con el radio del campo rotacional y con la velocidad de rotación. La velocidad de sedimentación se determina por la densidad de las partículas. Las partículas densa densas s sedime sedimenta ntan n prime primero ro,, seguid seguida a de las partí partícul culas as más más liger ligeras. as. En funció función n de las condiciones eistentes, las partículas muy ligeras pueden incluso permanecer en suspensión. La fuerza centrífuga relativa guarda relación con el n(mero de revoluciones del rotor por minuto conforme a la fórmula: /5 6 -,--7  -8 9  r  n2 en donde /5 6 fuerza centrífuga relativa *g+ r 6 radi radio o en milíme milímetro tros s desde desde el pivote pivote de la centri centrifug fugad ador ora a "asta "asta la punta punta del punto punto,, y n 6 n(mero de revoluciones por minuto

2. Historia Del Equipo La invención de la máquina centrífuga que purga masa cocidas azucareras "a sido atribuida a 0c"otter en -7;7 y a 'ubrunfaut, pero las autoridades en esta materia están de acuerdo en que fue 'avid a?ai, en -7@. >asta bien entrado el siglo actual, al tipo de máquina centrífuga que está en uso general en la actualidad se le llamaba centrífuga o?ard alrededor de -728, pero fue introducido con éito por Aeed"am en -7=B# y los filtros modernos de láminas, tales como los Celley, 0?eetland y Dallez, fueron introducidos de --8 a -28. 'escripción del equipo: La centrífuga utilizada en la industria azucarera consiste en una canasta cilíndrica y de las mallas. El canasto cilíndrico de la centrífuga, que está suspendido de una flec"a o F"usoF tiene sus costados perforados y forrados de tela metálica# entre el forro y el costado "ay láminas de

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metal que contienen de ;88 a 88 perforaciones por pulgada cuadrada *2 a B perforaciones por cm2+ La canasta: está dise4ada para recibir la masa cocida por tratar y colocada en un e%e vertical en cuyo etremo superior se encuentra el motor o la toma de fuerza que mueve a la máquina. La canasta está perforada con numerosos orificios que permiten el paso de las mieles, los cuales son de @ mm de diámetro y están separados aproimadamente 22 mm entre centros# además está provista de anillos circulares que resisten la fuerza centrífuga# la canasta esta guarnecida con una malla de metal que retiene el az(car y de%a pasar las mieles. Las canastas se construyen de mayor o menor grueso, de acuerdo con la fuerza centrífuga a la que estarán su%etas. Las que recibirán las tensiones mayores se fabrican de acero al cromo9cobre y los aros algunas veces de acero niquelado. La canasta está abierta en su parte superior para permitir la alimentación de la masa cocida y en el fondo para descargar el az(car cuando la máquina se detiene. /uando la máquina esta traba%ando, es decir, durante la carga y secado, esta ultima salida permanece cerrada por un cono de lámina delgado. La canasta está fi%a al e%e por un cubo que ocupa la abertura del fondo, pero que de%a espacio suficiente para la descarga del az(car. La canasta está rodeada por una envoltura para recibir las mieles y para proteger al operador de las partes móviles. Esta envoltura tiene una abertura en la parte superior que corresponde con la de la canasta y que puede cerrarse por medio de dos medias tapas de c"arnela provistas con una perforación a través de la cual pasa el e%e. En general, se emplean varias centrífugas formando una batería y distribuidas en una línea. Las mallas: la amplitud del esparcimiento no permite que la canasta esté guarnecida por una simple lámina perforada o una simple malla perforada o una simple malla: la mayor parte de las perforaciones caerían sobre la pared lisa de la canasta y no de%arían escapar las mieles. 1or esta razón la canasta generalmente se provee de dos guarniciones diferentes: a.

b.

)na malla de sostén que es una tela metálica ordinaria de alambre de bronce o de cobre de - a -.= mm de diámetro, con aberturas de = a -8 mm que sirve para separar la malla propiamente dic"a de la pared de la canasta. La malla propiamente dic"a, dise4ada para retener los cristales y que puede ser:

3. Tipos De Centrifugas Eisten 2 grandes tipos de centrífugas:

a. Centrífuga De Sedimentación Esta contiene un cilindro o un cono de pared sólida que gira alrededor de un e%e "orizontal o vertical. 1or fuerza centrífuga, una capa anular de líquido de espesor fi%o se sostiene contra la pared. ! causa de que esta fuerza es bastante grande comparada con la de la gravedad, la superficie del líquido se encuentra esencialmente paralela al e%e de rotación, independientemente de la orientación de la unidad. Las fases densas Fse "undenF "acia fuera y las fases menos densas se levantan "acia dentro. Las partículas pesadas se acumulan sobre la pared y deben retirarse continua y periódicamente.

b. Centrífugas De Filtro: Estas operan como el tambor de rotación de una lavadora doméstica. La pared de la canasta está perforada y cubierta con un medio filtrante, como una tela o una re%illa fina, el líquido pasa a través de la pared impelido por la fuerza centrífuga de%ando una torta de sólidos sobre el medio filtrante. La rapidez de filtración se incrementa con esta fuerza y con la permeabilidad de la torta sólida. !lgunos sólidos compresibles no se filtran bien en una centrífuga a causa de la deformación que sufren las partículas por la

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acción de la fuerza centrífuga, por lo que la permeabilidad de la torta se ve reducida considerablemente. La cantidad de líquido que se ad"iere a los sólidos después que éstos se "an centrifugado depende también de la fuerza centrífuga aplicada# en general, el líquido retenido es considerablemente menor que el que queda en la torta que producen otros tipos de filtros.

Clasificación 'ependiendo del mecanismo utilizado para realizar su traba%o, las centrífugas se clasifican en :

a. Centrífugas Hidraulicas 1ara este tipo de centrífuga es necesario un litro de agua por segundo para un >.1. /uando la presión se aplica con una bomba centrífuga, ésta tiene generalmente, un rendimiento propio de 8.= a 8.78. Las bombas bien construidas, llegan fácilmente a 8.@=. Denta%as: -. 0u conservación es simple# las piezas que más se desgastan son las boquillas, que se reemplazan fácilmente. 2. En algunos países se "a llegado a "acerlas girar muy rápidamente, aumentando la presión del agua y la potencia de las bombas. 'esventa%as: -. ienen un alto consumo de potencia por el ba%o rendimiento de la rueda 1elton. 2. El problema anterior se acent(a más si se les "ace traba%ar con compresores de acción directa, que consumen de B= a ;89Cg. por >.1. B. 0u arranque es relativamente lento. ;. Este tipo de centrífuga tiende a desaparecer, por no corresponder a las eigencias de la industria azucarera moderna.

b. Centrífugas De Banda Este tipo de centrífugas se re(ne en baterías movidas por un e%e longitudinal com(n que, a su vez, es mandado por un motor. Los e%es de las centrífugas son verticales y por lo tanto, la transmisión necesita poleas locas para el regreso de la banda. El e%e longitudinal gira com(nmente a una velocidad de aproimadamente un tercio de la de las máquinas. El cálculo de las centrífugas de banda, se "ace a partir del par y de la aceleración angular, pudiendo considerarse ésta como constante durante el período de arranque. Denta%as: -. 2. B.

0on las baratas de instalar. 0on simples y su conservación es fácil. /ausan al motor pocas cargas intempestivas y dar una marc"a suave y regular.


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'esventa%as: -. 2.

El desgaste de las bandas es considerable Las necesidades de potencia sin ser tan altas como las de las centrífugas "idráulicas, son mayores que las de las centrífugas con mando eléctrico directo. B. >an perdido terreno en favor de las centrífugas con mando eléctrico.

c. Centrífugas De Mando Eléctrico Estas máquinas se mane%an con un motor eléctrico vertical, cuyo e%e es continuación del e%e de la centrífuga. El mando de la máquina se efect(a por medio de un embrague de fricción consistente en dos zapatas de material fleible provistas de dos balatas de fricción y convenientemente cargado. Las zapatas están fi%as al e%e del motor y giran dentro de un tambor que a su vez está fi%o al e%e de la centrífuga, resbalan al principio, arrastrando la centrífuga que gira más y más rápidamente y al fin de determinado tiempo las zapatas se ad"ieren completamente. La rapidez de aceleración puede modificarse considerablemente, modificando el peso de carga de las zapatas o cambiando el grueso de la banda fleible de que están "ec"as. Denta%as: -. 2. B. ;. =. .

/ada máquina centrífuga es independiente, es decir, forma una unidad separada. 1or esta venta%a se economizan correas y tuberías. 0i alg(n motor se descompone, sólo se para una máquina y ésta es una venta%a contra la pérdida de tiempo. El motor individual es el arreglo que permite las más altas capacidades, la me%or calidad del az(car y el uso más completo del equipo. Aecesidades de mano de obra son mínimas. La conservación es simple# las descomposturas, las paradas y las reparaciones de los motores, son raras.

'esventa%as: -. 2.

Este tipo de centrífugas son bastante caras. 0u motor disminuye el factor potencia.

d.Centrífugas Batch Las partes más importantes de este tipo de centrífugas son: -. /anasto: también llamado FdrumF. La porción cilíndrica esta perforada con "oyos de -G7F H IF .La parte superior tiene un labio sólido el cual fi%a el espesor de la masa, normalmente oscila entre @ y -8 pulgadas. La parte inferior es sólida con "oyos para descargar el az(car, este "oyo puede tener una válvula para cierre durante el ciclo. 2. umbador: es un mecanismo de descarga que act(a neumáticamente que posee una cuc"illa que raspa el az(car en el canasto. B. E%e: el canasto se une al e%e central en el fondo. El e%e conecta el canasto con el motor. ;. Jearing: oda la parte rotativa esta soportada sobre los bearings. =. 0?itc" . Envolvente


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@. /edazos Denta%as: -. 2. B. ;.

$frece un buen lavado de la masa cocida. Ao ofrece rotura de cristales. 1roduce az(car de ba%a "umedad. Ja%o consumo de energía.

'esventa%as: -. 5equerimientos de mantenimiento considerables. 2. /osto de operación y capital altos.

e. Centrífugas Continuas: Este tipo de centrífuga gira a velocidad constante, por tal razón usa menos controles. Esto "ace que el costo de mantenimiento sea menor. El canasto es cónico con ángulos entre B8 y B; grados. Este ángulo permite al cristal de az(car subir y ser descargado en la parte superior del canasto debido a la fuerza centrífuga. La alimentación debe colocar el flu%o de masa en el centro del canasto y producir una capa uniforme en la parte inferior del canasto. Los cedazos son similares a los de las centrífugas bac"e pero tienen las siguientes diferencias:

• El cedazo debe estar fi%o al canasto. • El tama4o de los "oyos es diferente. • El cedazo continuo sufre desgaste producido por el az(car y debe ser cambiado periódicamente. 'ebido a que el az(car sube a través del screen, los cristales se rompen produciendo cristales de diferentes tama4os. Denta%as: -. Ja%o requerimiento de personal para su mane%o. 2. 1oca necesidad de mantenimiento. B. Ja%o costo de capital y operacional.

'esventa%as: -. !lto consumo de energía eléctrica. 2. 1obre lavado de masa cocida. B. !lta rotura de cristales. 'ependiendo de sí la centrífuga o su parte giratoria tenga una pared sólida, una pared perforada o una combinación de ambas, estas se clasifican en: -. 2. B. ;.

ipo botella ubulares ipo disco ipo vacuum


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f. Centrífuga Tipo Botella: Es un separador tipo lote, el cual es usado primordialmente para investigaciones, pruebas o controles. La separación toma lugar en un tubo de ensayo o en un envase tipo botella, el cual es simétricamente montado en una vara vertical. La vara de una centrífuga de este tipo esta usualmente dirigida por un motor eléctrico, turbo9gas, o por un mecanismo de tren dirigido manualmente localizado encima o deba%o del rotor. En la mayoría de los casos, las botellas son sostenidas por envases de metal bastante fuertes, de tal modo que su e%e sea perpendicular al e%e de rotación, y algunas centrífugas tipo botella, los tubos de ensayo o botellas están inclinadas a un ángulo de B@K al e%e de rotación, a fin de reducir la distancia a la que el material debe ser colocado. Este tipo de centrífugas es un equipo estándar para la mayoría de los laboratorios biológicos, químicos o médicos. 0on usados para separar materiales sólidos en suspensión o para clarificar líquidos cuando las precipitaciones no suceden en un tiempo razonable en el campo gravitatorio.

g. Centrífugas Tubulares: Las centrífugas tubulares son usadas mayormente para la separación continua de líquidos de otros líquidos o de partículas muy finas de líquidos. En general, son usadas cuando se requieren altos requerimientos de centrifugación. El tazón rotatorio de una centrífuga tubular consiste en un largo tubo "ueco. 1ara separación continua, el material a centrifugar es introducido en el etremo cerca del e%e. En muc"os casos la separación no es completa y se debe pasar el material varias veces a la máquina. Estas centrífugas son movidas por un motor de alta velocidad o una turbina de aire o vapor. La sedimentación toma lugar como un fluido que fluye desde un etremo del tubo al otro. /uando el material consiste en peque4as partículas o moléculas y la concentración es muy ba%a, el material sólido es usualmente de%ado depositarse en la pared. En este caso, la maquina es operada como una centrífuga por lote. Las centrífugas tubulares se usan en un sinn(mero de aplicaciones, tales como: purificación de vacunas * vacunas no centrifugadas contienen gran cantidad de materiales no esenciales y da4inos# purificación de aceites de lubricación e industriales# clarificación y purificación de productos alimenticios tales como aceites esenciales, etractos y %ugos de fruta# separación de líquidos inmiscibles que no pueden ser separados por gravedad.

h.Centrífugas Tipo Disco /onsiste en una pila de discos delgados en forma de conos. La sedimentación toma lugar en dirección radial en el espacio entre los conos adyacentes. La centrífuga tipo disco usualmente opera en forma continua. Estas centrífugas son usadas para separación de líquidos en los cuales el sólido o componentes inmiscibles que están en ba%as concentraciones. 0on usadas para la purificación de aceites combustibles, para el aprovec"amiento de aceites usados de motores, y para refinación de aceites vegetales.

i. Centrífugas Tipo Canasta Estas centrífugas son llamadas a menudo Fcentrífugas filtro o clarificadoresF. ienen una pared perforada y un rotor tubular cilíndrico. En la mayoría de los casos para pared eterna la centrífuga consiste en una f ina malla metálica o una serie de mallas soportadas por una pesada malla gruesa, la cual a su vez es soportada por un plato. El líquido pasa a través de la malla, y las partículas muy largas se depositan en esta.


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Estas centrífugas son empleadas en la manufactura de ca4a de az(car, en el secado de ropa en lavadoras caseras y en el lavado y secado de diferentes tipos de cristales y materiales fibrosos.

j.Centrífugas tipo vacuum En estas centrífugas, el rotor gira en aire o alg(n otro gas a presión atmosférica. La fricción gaseosa en el rotor giratorio aumenta a un promedio relativamente alto, tal así que la energía requerida por el motor aumenta también. Esto da como resultado que la temperatura del rotor aumenta drásticamente, algunas veces ecediendo el punto de ebullición del agua. Estas centrífugas pueden ser usadas para la determinación de pesos moleculares de prácticamente todas las sustancias en solución. En centrífugas modernas, los conductores de aire "an sido reemplazados por conductores con motores eléctricos más eficientes. Las centrífugas tipo vacuum son utilizadas para purificar muc"os materiales biológicos que no pueden ser fácilmente separados por otros métodos.

. !rincipio de funciona"iento del equipo El operador arranca la máquina y carga la canasta, es decir, introduce la cantidad deseada de masa cocida. La fuerza centrífuga "ace que la masa cocida suba por la pared eterior de la canasta y, mientras que la malla detiene al az(car, epulsa el licor madre. Este escurre "acia la envoltura y se recoge del fondo de ella dirigiéndose a un canal que va en la parte trasera inferior y a lo largo de la batería. Las dimensiones de las centrífugas se caracterizan por dos medidas principales: -. El diámetro interior de la canasta 2. La altura interior de la canasta. )n factor tan importante como las dimensiones, desde el punto de vista de la capacidad de las centrífugas, es la velocidad. La velocidad y el diámetro son los factores que determinan la fuerza centrífuga, es decir, la fuerza necesaria para eliminar las mieles durante la centrifugación. 0i se considera una centrífuga de un diámetro dado y se varía su velocidad, se obtendrá un secado más rápido y más completo a medida que la fuerza centrífuga, y por lo tanto la velocidad de rotación, sea mayor. En otras palabras, si una centrífuga traba%a a una velocidad más alta que otra, ambas idénticas y centrifugando la misma masa cocida, la máquina que traba%a a una velocidad mayor terminará su secado antes que la otra. Ao debe suponerse que la marc"a a la velocidad de operación es el (nico factor importante en el curso de la centrifugación. Las otras fases del proceso ocupan una parte sustancial del ciclo de operación, que es mayor en masas cocidas de alta pureza que en masas cocidas de ba%a pureza y es notablemente más alto en los ciclos más rápidos. Los factores que influyen en el tiempo de la centrifugación son:

• • • •

La viscosidad de las mieles, es decir, de su temperatura, densidad y pureza El tama4o y la regularidad de los cristales. La rapidez de aceleración de la máquina, es decir, el tiempo necesario para alcanzar la velocidad de operación. La fuerza centrífuga desarrollada por la centrífuga en su velocidad de operación.

La capacidad de traba%o de una centrífuga, depende de dos factores principales:


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a.

b.

• • •

El contenido de la canasta en volumen de masa cocida: la cual puede epresarse en volumen de masa cocida o en peso de az(car. El volumen de masa cocida depende principalmente del: área de la tela de la centrífuga y del grueso de la capa de masa cocida. La duración del ciclo: de los factores que dependen de la características de la máquina son: La fuerza centrífuga desarrollada a la velocidad de operación. La velocidad de la aceleración, y en menor medida: La rapidez de freno y de descarga.

En las centrífugas "ay dos potencias que deben considerarse:

20 a. La potencia del arranque o potencia necesaria durante el período de aceleración. b. 1otencia durante la operación. Esta (ltima es evidentemente muc"o menor que la primera, porque corresponde (nicamente al mantenimiento de la velocidad, mientras que la potencia para el arranque corresponde al gasto de energía necesaria para llevar a la centrífuga de la inmovilidad a la velocidad de operación, confiriéndole así una fuerza cinética considerable.

#. !roceso donde participa el equipo En las masas cocidas de alta pureza, el az(car en la centrífuga se lava con agua y luego con vapor, o con vapor (nicamente. La doble purga es un procedimiento para la separación del az(car, que sólo se usa en la fabricación del az(car blanco. /onsiste primero en purgar la masa cocida en una batería de centrífugas, sin lavarla. Las mieles que se obtienen son entonces FpobresF o FpesadasF. El az(car se descarga en un mezclador localizado ba%o éstas, en donde se mezcla con mieles de alta pureza para formar una masa cocida. 'e aquí se manda al mezclador distribuidor de una segunda batería de centrífugas llamadas Fde afinadoF, en donde se purga y se lava con agua y vapor. Las mieles obtenidas son FricasF o FligerasF. 1ara que la centrífuga pueda realizar un buen traba%o depende de:

• •

La uniformidad del tama4o del grano. Discosidad del licor madre.

/uando el grano no es uniforme, la centrifugación puede ser muy difícil. En este caso, y si la máquina lo permite, la aceleración debe "acerse lenta y gradual. !lgunas centrífugas disponen de descarga automática, las cuales están abiertas en el fondo de la canasta y provistas de: )n disco dise4ado para recibir la masa cocida y distribuirla en el interior de la canasta: sin este disco, la masa cocida caerá directamente, a través de la canasta al conductor de az(car. )n fondo de pendiente notablemente mayor que la pendiente de las centrífugas de descarga a mano. Este generalmente tiene: 9 para altas purezas ;= 9 para ba%as purezas 8 En las centrífugas automáticas la descarga del az(car se asegura por un dispositivo especial o FaradoF.

$. Descripción Del !roceso La recepción de las ca4as para la fábrica se "ace directamente en la báscula del batey o en básculas aneas que sirven ciertos puntos importantes o ale%ados de la zona de



aprovisionamiento del Mngenio. El transporte se asegura por vías férreas o por camiones o tractores con remolques. 'esde el punto de vista de la manutención, las ca4as que llegan a la fábrica se pueden dividir en 2 clases: a.

b.

Las ca4as que se trasportan por medios mecánicos: *remolques, camiones y vagones de ferrocarril+. Los cuales llegan generalmente en paquetes, amarrados con B cadenas y los cuales son descargados por medio de gr(as. Las ca4as que se transportan por carretas. 0e reserva generalmente a las carretas la descarga directa en el conductor de ca4as.

La ca4a que es descargada de los camiones o carretas es llevada por medio de las mesas alimentadoras "acia el conductor de ca4a, el cual es el tablero movedizo que lleva la ca4a a la fábrica y que asegura la alimentación de los molinos transportándola del patio a la desmenuzadora. !lgunas fabricas "acen el uso de cuc"illas para poder alimentar regularmente a la desmenuzadora. El traba%o de estas es convertir a las ca4as enteras en un material formado por pedazos cortos y peque4os. Las cuc"illas ca4eras e%ecutan dos funciones y tienen dos venta%as: a. b.

avorecen la capacidad de los molinos transformando la ca4a en una masa compacta y "omogénea. Ne%oran la etracción de los molinos rompiendo la corteza de la ca4a y facilitando así su desintegración y la etracción del %ugo.

!ntes de la ca4a pasar por la desmenuzadora, pasa por un electroimán el cual atrae y retiene los pedazos de metal que pasan por su campo magnético. 'ic"o electroimán o separador magnético esta instalado sobre todo el anc"o del conductor que va a la desmenuzadora. La desmenuzadora es la primera máquina con presión entre sus cilindros, que encuentra la ca4a al llegar a los molinos y tiene 2 funciones: o o

!segura la alimentación de toda la batería. 1repara la ca4a, facilitando la toma de ésta por los molinos y la etracción en ellos.

Luego de la desmenuzadora, la ca4a pasa a la desfibradora, el cual es un aparato que se emplea para completar la preparación y la desintegración de la ca4a y facilitar así la etracción del %ugo por los molinos. 0u nombre indica la acción que desarrolla: corta en pedazos peque4os, desfibra. 'espués de pasar por la desfibradora, la siguiente máquina son los molinos# los cuales se comunican uno al otro, por medio de los conductores intermedios, que son cadenas que llevan el bagazo de la salida de un molino a la entrada del siguiente. El bagazo que sale del (ltimo molino debe distribuirse en los "ornos de las calderas. 1ara este fin, se eleva por un elevador de bagazo, que lo tira sobre un conductor "orizontal para distribuirlo a lo largo de los "ornos de las calderas. !l obtenerse el %ugo, este pasará por el proceso de defecación, el cual es el (nico tratamiento que se practica universalmente. 0e aplica cal al %ugo, y la calidad de esta es importante# deben evitarse, sobre todo, cales que contengan más del 2O de Ng$ o de óido de "ierro o de aluminio. La purificación es, sobre todo, física. 0e forma un precipitado fácil de observar en la probeta debido, sobre todo, a materiales coagulados. Este precipitado arrastra las impurezas físicas al envolverlas. Luego, se procede a clarificar el %ugo por acción del ácido fosfórico. Este ácido se le agrega al %ugo, precipita una parte de los coloides y de las materias colorantes que contiene. El %ugo se pasa luego a los decantadores, los cuales son simples tanques rectangulares en los cuales se de%a reposar el %ugo el tiempo necesario. En el curso del tratamiento de %ugo, es necesario calentarlo por lo menos una vez# por lo que es necesario contar con un cambiador de calor entre el vapor de escape *o de los evaporadores+ y el %ugo: estos aparatos son los calentadores. El %ugo circula dentro de los tubos y el vapor alrededor de ellos. Namparas apropiadas obligan al %ugo a pasar un cierto n(mero de veces de arriba "acia aba%o y de aba%o "acia arriba.


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La filtración, proceso siguiente, es una operación a veces delicada y difícil de mane%ar. 1ara poder "acerla, con las me%ores probabilidades de éito, es necesario observar ciertas reglas: emperatura: es conveniente filtrar a alta temperatura, pues la viscosidad decrece a o medida que la temperatura aumenta. 5eacción: los %ugos alcalinos filtran me%or que los ácidos o neutros, por lo que se o agrega cal a las cac"azas antes de enviarlas a la filtración. La purificación del %ugo produce un %ugo claro. Este %ugo es az(car disuelto en agua %unto con ciertas impurezas. /uando se "a quitado ya la mayor cantidad posible de estas impurezas queda por eliminar el agua. Este es el ob%eto de la evaporación, la cual se lleva a cabo en los evaporadores. /uando el %ugo se concentra, su viscosidad aumenta rápidamente y al llegar a los @@978, comienzan a aparecer cristales, modificándose la naturaleza del material al pasar progresivamente del estado líquido a una condición en parte sólida y en parte líquida. El material pierde su fluidez progresivamente, de manera que es necesario emplear métodos diferentes para mane%arlo. En estas condiciones, el material recibe el nombre de Fmasa cocidaF. 1or esta razón, es necesario "acer los siguientes cambios: o o

Llevar a cabo la evaporación, en un solo efecto: Emplear un tipo de equipo similar, en principio, al evaporador, pero me%or adaptado para me%orar el producto viscoso que debe concentrar.

'ic"os equipos son llamados Fac"osF, y aquí se lleva a cabo el llamado FcocimientoF. El traba%o del tac"ero es ciertamente el más importante de los traba%os de la fábrica. !unque tiende a ser más y más simplificado y es posible controlarlo con instrumentos, el cocimiento del az(car es evidentemente una cuestión de destreza y la destreza y la "abilidad del tac"ero tienen una influencia decisiva en la calidad y en el rendimiento del az(car. El desarrollo de una templa comprende cuatro fases principales: -. 2. B. ;.

/oncentración /ristalización /recimiento del grano /errado de la masa cocida

/uando la masa cocida sale del tac"o está a una sobresaturación alta. 0i se le permite reposar, el az(car que contiene a(n el licor madre sigue depositándose sobre los cristales, sin embargo, esta masa cocida es muy densa y el licor madre es muy viscoso. La cristalización cesará rápidamente si la masa cocida queda sin movimiento# la cristalización es entonces un proceso que consiste en mezclar la masa cocida por cierto tiempo después de caer del tac"o y antes de pasar a las centrífugas y que tiene como finalidad completar la formación de los cristales y forzar un agotamiento más completo del licor madre. 'espués de la cristalización, las masas cocidas son depositadas en las centrífugas donde son lavadas, ya sea con agua o con vapor, seg(n el caso lo amerite, y es obtenido el az(car en la forma comercial. La masa cocida es separada en: el az(car y las mieles o melazas. odavía el az(car que sale de las centrífugas tiene una "umedad entre el 8.= y el 2O. Esta "umedad disminuye la calidad de conservación del az(car cuando pasa de cierto límite y particularmente cuando sube del -O. El secador de az(car se compone de un elevador de az(car# un secador rotativo, que sirve al mismo tiempo como enfriador en su parte inferior, un calentador de aire, un ventilador, un ciclón, un separador de polvo, una c"imenea, un segundo elevador, una tolva y una báscula automática. 'e aquí el az(car es enviado a su almacenamiento para su futura entrega.

%. !ar&"etros de control del equipo Las telas de la centrífuga deben limpiarse con vapor, por lo menos una vez al día, para remover los cristales que se alo%an en las perforaciones. Los constructores proporcionan con la


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centrífuga un tubo peque4o especial para este fin. !lgunas veces la tela de las centrífugas se rompe o se desgarra. Este accidente se nota por la presencia de cristales en las mieles, las que deben revisarse frecuentemente, por este motivo: los cristales se sienten entre los dedos. La tela desgarrada debe repararse o reemplazarse inmediatamente. La fuga de cristales puede deberse también a un espacio ecesivo *mayor de 8.7 mm.+ Entre la tela y la parte superior de la canasta, o a defectos en la canasta o en la tela. !lgunas casas fabrican anillos FretenedoresF o PbandasF dise4adas para evitar este accidente y para "acer que la centrífuga no permita la fuga de cristales. La disminución de pureza de las mieles con el uso de estos dispositivos es en ocasiones notable.

'. Conclusión Las centrífugas participan en la parte final de la elaboración del az(car, pero de ella depende de que tan buena calidad resulte el producto. En el lavado se puede disolver muc"a az(car, por lo que este proceso requiere de muc"a atención. !demás, de que si al retirar el az(car de las centrífugas con un alto porciento de "umedad, el producto podría ec"arse a perder durante el tiempo de almacenamiento. En dado caso que el az(car no resulte de la calidad esperada, se procede a una segunda purga en las centrífugas de terceras, ilustradas anteriormente. )na vez el az(car sale de la centrífuga está prácticamente lista para el consumo.

SE!()(D*)ES CE+T)I,-*S E+ E/ SECT*) /(CTE* 0 -ESE)* La leche almacenada en los depósitos de las industrias lácteas, procedente de las granjas, es fuente de productos muy variados. Sin embargo, para su obtención se requieren unos procesos previos, generalmente común en todos ellos. Los separadores centrífugos, se aplican en los siguientes procesos •

!lari"cación de la leche para eliminar todas las partículas e#tra$as.

•

Separación de la nata, en frío o caliente, del resto de los componentes de la leche.

•

%ormali&ación del contenido en grasa.

Los separadores centrífugos, son máquinas pensadas y programadas para las e#igencias de los estándares sanitarios de las industrias alimentarias. Son fáciles de limpiar e higieni&ar 'lavado químico automático(, gracias a su construcción en acero ino#idable de alta calidad y fácil acceso a su órganos móviles, ofreciendo la má#ima garantía de higiene del producto tratado. )or todo ello podemos a"rmar que nuestra gama de separadores centrífugos para el sector lácteo*quesero, se caracteri&a por su seguridad y "abilidad, derivada de su avan&adísima tecnología de producción.


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CARACTERSTCAS DE! DSE"# DE !AS CE$TRF%&AS





+elación de longitud a diámetro mejorada para proporcionar un volumen más alto en la sección cilíndrica, para producir una mejor separación y aclaramiento.

  

ayor pendiente en la sección cónica para mejorar la sequedad de los sólidos. -urbulencia reducida debido a un mejor dise$o de la cámara de alimentación. lujo mejorado de los líquidos separados debido al dise$o de las paletas de la cámara espiral.



!ámara espiral de dise$o de alta torsión para mejorar la sequedad de los sólidos.



/ise$adas para funcionar a una velocidad má#ima de 0.111 +) y producir 2.311 4.


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5l modelo !S 011160 es un sistema uni"cado de centrífuga construida sobre un patín de dieciocho pies de largo. 5l equipo requerido va instalado en esta plataforma para formar una unidad de proceso integrado e incluye lo siguiente /escripción del equipo !entrífuga !S 011160 8omba de cavidad progresiva 8ombas centrífugas de 9 # 9,: -anques de compensación de e;uente -ransportador sinfín Sistema de alimentación de polímero )anel de control el
!antidad 9 9 2 2 9 9 9 9

7so Separación de líquidos6sólidos 8omba de alimentación de la centrífuga 8ombas de descarga de petróleo y agua 8ombas de descarga de petróleo y agua /escarga de la costra -ratamiento del material de alimentación !ontrol del suministro el
SE/ECCI+  DISE4* E+ CE+T)I,-(S 7na centrífuga es un aparato que aplica una fuer&a centrífuga sostenida 'esto es, una fuer&a producida por rotación( para impeler la materia hacia afuera del centro de rotación. 5ste principio se utili&a para separar partículas en un medio líquido por sedimentación. -abla 9 -ipos de separador mecánico ateriales separados 4as de líquido S=lido de gas Llíquido de s=lido


Separadores -anques "jos, deaereadores, rompedores de espumas. !ámaras de sedimentación, ciclones, precipitadores electroestáticos, separadores de choque, "ltros de aire, "ltros de manga. iltros, "ltros centrífugos, clari"cadores, espesadores, centrífugas de sedimentación, ciclones líquidos, criba

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Sólido de liquido Sólidos de sólidos Liquido de liquido Liquido de gas

húmeda, separadores magn
La fuer&a centrífuga se genera dentro del equipo estacionario mediante la introducción de un ;uido con alta velocidad tangencial a una cámara cilindro cónica, formando un vórtice de considerable intensidad. Los ciclones que se basan en este principio e#traen gotas líquidas o partículas sólidas de los gases con diámetros hasta de 9 a 2 >m. 7nidades más peque$as, llamadas ciclones líquidos, separan las partículas sólidas de los líquidos. La alta velocidad que requiere un líquido a la entrada de estos se obtiene con bombas estándar. 5n los equipos giratorios se genera una fuer&a centrífuga mucho mayor que en los equipos estacionarios 'ta&ones o canastas operados en forma mecánica, normalmente de metal, giran en el interior de una carcasa estacionaria(. ?l rotar un cilindro a alta velocidad, se induce un esfuer&o de tensión considerable en la pared del mismo. 5sto limita la fuer&a centrífuga, que puede generarse en una unidad de tama$o y material de construcción dados. )or lo tanto, solamente pueden desarrollarse fuer&as muy intensas en centrífugas peque$as. La base física de la separación es la acción de la fuer&a centrífuga sobre las partículas en rotación, que aumenta con el radio del campo rotacional y con la velocidad de rotación. La velocidad de sedimentación se determina por la densidad de las partículas. Las partículas densas sedimentan primero, seguida de las partículas más ligeras. 5n función de las condiciones e#istentes, las partículas

muy

ligeras

pueden

incluso

permanecer

en

suspensión.

La fuer&a centrífuga relativa guarda relación con el número de revoluciones del rotor por minuto conforme a la fórmula !+ @ 9,99A # 91 * B # r # n 2 donde !+ @ fuer&a centrífuga relativa 'g( r @ radio en milímetros desde el pivote de la centrifugadora hasta la punta del punto, y n @ número de revoluciones por minuto


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'R#CES#S DE SE'ARAC#$ '#R CE$TRF%&AC#$ 5l uso de centrífugas aumenta en alto grado las fuer&as que actúan sobre las partículas. )or tanto, las partículas que no se precipitan o lo hacen con mucha lentitud en precipitadotes por gravedad, casi siempre se pueden separar de los ;uidos por medio de fuer&as centrífugas. 5stas fuer&as de precipitación de gran magnitud permiten obtener velocidades prácticas con partículas mucho más peque$as que en los precipitadores por gravedad. Las elevadas fuer&as centrífugas no modi"can las velocidades relativas de precipitación de las partículas peque$as, pero si contrarrestan los efectos perturbadores del movimiento broCniano y de las corrientes de convección libre. ?lgunas veces, la separación por gravedad es demasiado lenta debido a la similitud de densidades de la partícula y el ;uido, o las fuer&as de asociación que mantienen unidos a los componentes, como en el caso de las emulsiones. 7n ejemplo en la industria lechera es la separación de la crema de la leche para obtener la leche descremada. La separación por gravedad requiere muchas horas, mientras que con la separación por centrifugación en un separador de crema, se logran los mismos resultados en pocos minutos. La separación por centrifugación se usa en muchas industrias alimenticias, tales como cervecerías, procesamiento de aceites vegetales, concentración de proteínas de pescado, procesamiento de jugos de frutas para eliminar materiales celulares, etc. La separación por centrifugación tambi
CE$TRF%&A DE TA(#$ C#$ DSC#S La centrífuga de ta&ón con discos que se muestra en la "gura se usa con frecuencia en las separaciones líquido D líquido. La alimentación penetra al compartimiento por el fondo y se despla&a hacia arriba a trav

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separaciones de almidón D gluten, en la concentración de láte# de caucho y en la separación de cremas.

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/iagrama esquemático de una centrífuga de ta&ón con discos

Se utili&an en las separaciones de líquidos D sólidos, haciendo uso de la fuer&a centrífuga tanto en operaciones de sedimentación como de "ltración. 5n los dos casos, reempla&a la fuer&a de la gravedad que es más d
'rinci)ios de *ltración + se)aración centrífuga

Líquido

0ólidos

igura 'a( D Sedimentación en recipiente giratorio no perforado

5n la "gura 'a( el recipiente gira en orno a un eje vertical, entonces hay dos fuer&as que ejercen sobre el líquido y los sólidos, la de gravedad que actúa hacia abajo y la fuer&a centrífuga que actúa hori&ontalmente. Sin embargo en los equipos centrífugos comerciales, la fuer&a centrífuga casi siempre es tan grande que se puede despreciar la de la gravedad. 8ajo la acción de la fuer&a centrífuga, la capa de líquido toma la posición de equilibrio con una super"cie interna casi vertical, las partículas sólidas se asientan hori&ontalmente hacia el e#terior y se comprimen con "rme&a contra las paredes verticales del recipiente.



Líquido

0ólidos

igura 'b( D iltración en cesto giratorio perforado

5n la "gura 'b( la pared del recipiente está perforada y revestida con un medio de "ltración que puede ser una malla "na de alambre. 5l líquido tiene libertad para ;uir hacia el e#terior más no los sólidos. !asi todo el líquido se sale del recipiente con rapide&, dejando una torta casi seca de sólidos "ltrados. !ualquier máquina rotatoria en que se aplica una fuer&a centrífuga con un "n práctico, por ejemplo la separación de fases, recibe el nombre de centrífuga. 5n general una centrífuga consta de 9.* 7n rotor o recipiente en el cual se aplica la fuer&a centrífuga al contenido. 2.* 7n eje propulsor. 0.* !ojinetes del eje propulsor. E.* Sellos '!uando se desea que el contenido del sistema este a presión(. :.* 7n mecanismo impulsor ')or lo común, una turbina o un motor el
Magnitud de la fuer,a centrífuga 5n las centrífugas industriales la aceleración centrífuga es un múltiplo elevado de la aceleración gravitacional. La fuer&a centrífuga varía con la velocidad de rotación y la distancia radial del centro de rotación. La fuer&a centrífuga se obtiene por medio de c


=

1.11119E2n2 /b

5c 19

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/onde c  uer&a centrífuga, en múltiplos de la gravedad n

 Helocidad de rotación, rpm

/b  /iámetro del ta&ón, pulg

C-lculo del di-metro del ta,ón canasta/ : 'b

= 28 Q ,8.;8;E

/onde

5c. 12

/b  diámetro de la canasta

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  caudal de alimentación 'ton6hr(

Esfuer,os en los ta,ones centrífugos La rotación de un ta&ón centrífugo al vacío crea un esfuer&o de autofatiga sobre sí mismo. Si la pared es delgada con respecto al diámetro interior del recipiente, se podrá calcular el esfuer&o. −I

SS = E.99× 91

2

n

/b

2

ρm

5c 10

/onde SS  ?utofatiga, lb 6 pulg2 ρm  /ensidad del material de construcción de la pared del ta&ón, lb 6 pulg0

5l material que se centrifuga, si es un ;uido, ejerce una presión contra la pared interna del recipiente. )ara hallar la presión se usará la siguiente fórmula 2

2

) = 2.1:× 91− I n2 '/b − /i (

5c 1E

/onde )

 )resión, lb 6 pulg2

ρ

 /ensidad promedio del material en el recipiente, lb 6 pulg0

/i  /iámetro de la super"cie interna del material en el ta&ón, pulg 5sta presión provoca un esfuer&o adicional en la pared del ta&ón 2

−I

Se = 9.10× 91

n

2

2

ρ /b '/b − /i ( δ

/onde δ

 5spesor de la pared, pulg

5l esfuer&o total ejercido en la pared del ta&ón, S -, lbf 6 pulg 2 es ST = Ss + Se


5c 1:


S -

=

−I

E.99× 91

2

n

/b

 ρ  m 

/b

+

ρ

'/b

 − /i2 (   δ 

2

5c 1B

!on pocas e#cepciones, las centrífugas comerciales están dise$adas de tal modo que SS, se encuentra en el intervalo de E: a B:J de S -. Las ecuaciones '9( y 'B( demuestran que la fuer&a centrífuga aumenta con el diámetro /b y que la autofatiga varía con / b2. !on un material dado de construcción, se obtiene una fuer&a centrífuga elevada con un diámetro peque$oK pero en un recipiente grande, la fuer&a centrífuga má#ima es relativamente peque$a.

Materiales de construcción Los ta&ones de centrífugas se construyen con casi todas las aleaciones lavables a máquina que tengan una resistencia ra&onablemente elevada. Se da preferencia a aleaciones que tiene por lo menos 9J de elongación para minimi&ar los riesgos de resquebrajameitno en los puntos de concentración del esfuer&o. 5ntre los materiales de construcción para ta&ones de centrífugas se consideran al acero, al carbono, los aceros ino#idables de los tipos 01E, 09B y 093, el acero ino#idable de aleación 21 '!arpenter(, el metal onel, el conel, el níquel, el Mastelloy 8, el titanio y las aleaciones de aluminio. !on frecuencia se construyen centrífugas de cesto o canasta vertical de acero al carbono o acero ino#idable recubierto de caucho, neopreno, pentón o Nymor.

0elocidad crítica Se trata de la velocidad a la cual la frecuencia de rotación coincide con la frecuencia de natural de la pie&a rotatoria. ? esta velocidad, cualquier vibración inducida por un desequilibrio ligero del rotor se ve "rmemente refor&ada., lo que da como resultado desviaciones grandes, esfuer&os elevados e incluso la falle del equipo. La velocidad crítica de las formas simples se calcula partiendo del momento de inercia, en el caso de los elementos complejos como los recipientes centrífugos cargados, es mejor determinar esa velocidad mediante un e#perimento. !asi todas las centrífugas funcionan con velocidades muy superiores a la primaria crítica y por consiguiente deben pasar por esa velocidad durante la aceleración y la desaceleración. )ara permitir que lo hagan con seguridad, es preciso proporcionar cierto amortiguamiento en su montaje. 5sto puede ser el resultado del dise$o del husillo del eje impulsor, resortes en los cojinetes del husillo más cercanos al rotor, la carga elástica de la suspensión o una combinación de estos procedimientos. Las


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centrífugas de tama$os peque$os y medianos con un dise$o de separador de cremas y centrífugas de botella se motan con frecuencia sobre cojinetes elásticos.

C&lculos de dise5o 6 selección de una Centrifuga 0e quiere separar por centrifugación los solidos de un soluto presentes en apro. -8O para un flu%o de ;288 RgG"r. 0eleccione el tipo de centrífuga y sus características. 'b 6 28Q8.;8; 'b 6 'iámetro del tazón, pulg.  6 !limentación en on G " 6 ;.2 on G " 'b: 27.= pulg

?L5%-?!O% E211 Ng 6 h

CE+T)I,-( C01

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S?L/? 03A1 Ng 6 h

S/ID*S 27 8g 9 :

M1$

ubular

'iámetro 'el tazón

Delocidad 51N

uerza centrifuga máima  gravedad

'escarga &alGmin Liquido 9 0ólido

-.@= =8,888Q 2,;88 8.8=98.2= 9999999999 ;.-2= -=,888 -B,288 8.-9-8 9999999999 = -=,888 -=,88 8.2928 9999999999 'isco @ -2,888 -;,B88 8.-9-8 -B @,=88 -8,;88 =9=8 2; ;,888 =,=88 289288 'escarga de boquilla -8 -8,888 -;,288 -89;8 8.- 9 - ,2=8 7,88 2=9-=8 8.; ; 2@ ;,288 ,@=8 289;88 - 9 -B8 B,B88 ;,88 289;88 - H ->asta 28 8.8 H 8.2= ransportador "elicoidal  7,888 =,=88 T @= 8.= H -.= -; ;,888 B,-78 T -88 -9B -7 B,=88 B,-B8 T 2=8 2.= 9-2 2; B,888 B,8@8 T B=8 B 9 -= B8 2,@88 B,-8= T 88 -8 9 2= B= 2,2=8 2,=8 T @88 -. 2= ;; -,88 -,88 T @=8 28 H 8 =; -,888 @@8 'escarga de cuc"illa 28 -,=88 28 -.8 B= -,288 @;8 ;.= 88 @78 28.= Estimando separar 10% de sólidos y 90% del líquido en la centrifuga los caudales son: 3780 tn!r"2#20$l&g"0#01'pie3l"7#$8(lpie3"0#01''7!rmin# ) 17#* (+, de liquido-


ama4o típico del motor, "p Q 2 B S  @S 28 ;8 -2= -2= = 28 =8 -2= 288 B88 ;88 2=8 28 B8 ;8


0#$20 tn!r"2#20$l&g"0#01'pie3l"7#$8(lpie3"0#01''''!rmin# ) 1#' (+, de sólido.on esos caudales y el di/metro calculado la centrifuga sería de Descarga por boquillas de 30 de di/metro del taón- 3300 +,- con motor de 12* +#

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1 Centrifugas Industriales

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