Engenharia de centrífuga

Tipos de engenharia de centrífugas

Uma centrífuga é uma máquina especial que aplica força em fluidos e misturas sólidas, separando-os em diferentes partes. Ela faz isso girando as misturas em alta velocidade. Na engenharia, existem vários tipos de centrífugas projetados para atender a diferentes propósitos industriais.

• Separadores: Os separadores centrífugos são máquinas que usam a força centrífuga para separar diferentes partes ou componentes de um fluido. Eles são comumente usados para separar impurezas e água do petróleo bruto em refinarias ou para separar vários produtos químicos na indústria de processamento de alimentos. As centrífugas separadoras geralmente têm uma ou duas saídas para os produtos separados.
• Decantadores: Um decantador centrífugo é um dispositivo de engenharia usado para separar sólidos de líquidos em grandes volumes continuamente. O processo de operação do decantador centrífugo gira em torno do princípio da gravidade. A máquina gira em torno de um eixo horizontal, forçando as partículas sólidas a se depositarem no líquido, onde são então separadas por um especialista para uso posterior. O decantador centrífugo pode separar sólidos eficientemente de vários líquidos, especialmente aqueles usados na indústria petrolífera, química e de águas residuais. O decantador geralmente tem forma cilíndrica e seu cone pode ser ajustável dependendo do tipo de líquido que será separado.
• Centrífugas de bolsa flexível: Uma centrífuga de bolsa flexível é um dispositivo de engenharia usado para separar líquidos e sólidos em uma mistura. A máquina é comumente usada para o tratamento de suspensões sólidas-líquidas orgânicas, como lamas de águas residuais municipais e industriais. As centrífugas flexíveis geralmente possuem uma bolsa feita de polímero ou tecido, que permite que o processo de separação seja realizado como uma operação em batelada. Além disso, o aparelho tem a capacidade de desidratar lodo e, ao mesmo tempo, reciclar o filtrado. Além disso, a centrífuga também pode ser usada para desslagem de lagoas e para o tratamento de lodo graxo contendo flutuantes. Dependendo do fabricante, o aparelho portátil também pode ser usado para lavagem de sólidos suspensos e recuperação de solventes de suspensões orgânicas.
• Centrífugas de rotor em batelada: As funções principais dos dispositivos de engenharia de centrífugas de rotor em batelada são separar e purificar pequenos volumes de amostras em um processo em batelada. Eles também podem ser usados para separar líquidos com espuma agressiva. Além disso, eles funcionam girando amostras em alta velocidade em torno de um eixo, o que resulta na formação de camadas com base na densidade. O dispositivo centrífugo pode ser usado em uma gama de aplicações laboratoriais, desde biotecnologia e biologia molecular até laboratórios clínicos e hospitalares.

Especificações e manutenção da engenharia de centrífugas

A engenharia por trás das centrífugas envolve uma ampla gama de modelos que atendem a vários setores. Cada tipo possui especificações exclusivas com base em sua finalidade, como detalhado abaixo.

• Capacidade

  Cada tipo de centrífuga possui um volume máximo ou quantidade de material que pode processar. Por exemplo, uma centrífuga de engenharia de laboratório geralmente tem uma capacidade de 50mL-3L, enquanto as centrífugas em escala industrial podem manusear dezenas ou até centenas de litros por vez, como centrífugas de pilha de discos e centrífugas de tigela sólida.

• Velocidade

  As centrífugas operam em diferentes velocidades, expressas em rotações por minuto (RPM). Uma velocidade mais alta atinge uma maior força centrífuga. As centrífugas de chão podem girar a 3000-6000rpm, enquanto as microcentrífugas podem atingir até 15.000-21.000rpm, e algumas até mais altas, como a série de centrífugas 4800 fabricadas pela Thermo Fisher, que podem chegar a 18.500rpm.

• Potência

  Uma centrífuga de mesa geralmente terá uma potência do motor que varia de 0,45-1,1kW dependendo se é um modelo de disco, tubular ou tipo manivela. As unidades maiores de chão terão saídas de potência mais altas. Por exemplo, uma centrífuga de tigela de fluxo contínuo, totalmente automática e autônoma pode ter uma potência do motor de 7,5kW a mais de 50kW dependendo do modelo.

• Faixa de temperatura

  Algumas centrífugas possuem recursos de controle de temperatura que permitem o resfriamento ou aquecimento das amostras durante o processo de separação. A faixa de temperatura de refrigeração em uma engenharia de centrífuga pode ser tão baixa quanto -20 a -40 graus centígrados.

• Recursos de segurança

  As centrífugas são frequentemente construídas com recursos de segurança para proteger contra excesso de velocidade, cargas desbalanceadas, travamento automático e funções de parada de emergência. Algumas têm tampas especiais que não abrem até que a máquina pare completamente.

Manutenção

Manter uma centrífuga é crucial para seu desempenho, segurança e longevidade. Para mantê-los em bom estado de funcionamento, aqui estão algumas dicas gerais de manutenção que podem ser aplicadas a todos os tipos de centrífugas, de pilha de discos a tubulares e muito mais.

• Limpeza: Isso envolve limpar regularmente a superfície externa e a câmara da centrífuga e remover quaisquer líquidos ou resíduos dispersos o mais rápido possível. Use um pano úmido e um detergente suave para isso, mas evite usar produtos químicos agressivos que possam danificar o equipamento.
• Calibração: A calibração programada é essencial para manter a precisão e confiabilidade da centrífuga. Um profissional ou técnico deve lidar com isso.
• Lubrificação: Lubrifique todas as peças móveis, como rolamentos ou rotores, de acordo com as recomendações do fabricante. Isso ajuda a garantir uma operação suave ao longo do tempo.
• Substitua quaisquer peças danificadas ou desgastadas: Incluindo correias, filtros, rotores ou vedações. Permita apenas que pessoal qualificado faça reparos e substituições.

Aplicações da engenharia de centrífugas

• Purificação de produtos biotecnológicos e farmacêuticos

  As centrífugas são comumente utilizadas para o refino e purificação de produtos biotecnológicos e farmacêuticos, como proteínas, anticorpos, vacinas e culturas de células. A engenharia de centrífugas auxilia no projeto e otimização de sistemas de centrífugas para garantir a separação e recuperação eficientes de produtos valiosos, mantendo a integridade e qualidade das biomoléculas.

• Processamento de alimentos e bebidas

  As centrífugas desempenham um papel vital na indústria de alimentos e bebidas, separando componentes, clarificando líquidos e extraindo ingredientes valiosos. Os projetos de engenharia de sistemas de centrífugas especificamente para aplicações como clarificação de suco de frutas, purificação de óleo, recuperação de vinho e cerveja e separação de laticínios. Essas centrífugas projetadas otimizam o rendimento do produto, melhoram a qualidade e aumentam a eficiência geral do processamento.

• Tratamento de águas residuais

  A engenharia de centrífugas projeta sistemas de separação para o tratamento de águas residuais. Esses sistemas removem impurezas sólidas das águas residuais, garantindo que a água tratada atenda aos padrões de descarga. Ao incorporar tecnologias avançadas de centrífugas, os engenheiros melhoram a capacidade de tratamento e reduzem o impacto ambiental das instalações de tratamento de águas residuais.

• Processamento químico

  A tecnologia de separação por centrífuga é amplamente utilizada no processamento químico. Por exemplo, pode ser usada para separar impurezas da solução de reação, recuperar solventes e matérias-primas e realizar separação líquido-sólido, líquido-líquido e gás-sólido. O projeto de engenharia de centrífugas no processamento químico leva em consideração fatores como eficiência de separação, segurança e adaptabilidade a diferentes propriedades químicas.

• Indústria de energia fóssil

  Em setores como petróleo e gás natural, as centrífugas são usadas para separar as fases de óleo, gás e água para atingir a purificação e recuperação. O projeto de engenharia de centrífugas atende aos requisitos especiais da energia fóssil, oferece maior eficiência de separação e garante a estabilidade e segurança do equipamento em condições de trabalho severas.

• Energia renovável - Extração de biocombustíveis

  As centrífugas podem ser usadas para extrair biocombustíveis, como biodiesel e bioetanol, de matérias-primas de biomassa. Eles separam lipídios, sólidos e impurezas para melhorar o rendimento e a pureza dos biocombustíveis. A engenharia de centrífugas projeta sistemas de centrífugas adequados para a produção de biocombustíveis, contribuindo para o desenvolvimento de energia renovável.

Como escolher a engenharia de centrífugas

Antes de investir em uma centrífuga de doador de sangue em grande escala ou qualquer outra centrífuga para a mesma escala, seria aconselhável testar uma máquina em miniatura ou em escala de laboratório para entender sua funcionalidade. Ao comprar uma nova máquina, certifique-se de procurar uma garantia e quaisquer recursos avançados que também possam ser úteis para o pessoal e os clientes.

O emprego do protocolo de centrífuga de glóbulos vermelhos pode mostrar os principais benefícios e desvantagens de uma decisão de compra. A finalidade pretendida deve ser sempre a primeira consideração. Alguns tipos precisam ser muito especializados para obter um resultado claro, específico e desejável. Este exemplo incluiria as centrífugas de pilha de discos Tipo C discutidas acima. Se você estiver investindo para fins de treinamento ou pesquisa, uma centrífuga mais comumente usada seria suficiente. Um exemplo seria uma centrífuga axial sólido-líquido.

Um ótimo recurso da maioria das novas máquinas avançadas é a velocidade variável do rotor. Esse recurso permite que os operadores variem a velocidade de rotação da máquina com base em requisitos experimentais específicos. Outra é a programação que permite que um usuário configure um temporizador ou programe uma determinada atividade. Alguns têm uma função reversa para limpeza, o que também é um bom recurso para eliminar a contaminação cruzada.

Os rotores são as partes operacionais da máquina que separam as substâncias com base nas diferenças de peso. Os rotores de ângulo fixo são normalmente encontrados em laboratórios de diagnóstico clínico. No entanto, ao separar partículas subcelulares, entidades biológicas, macromoléculas e nanomateriais em laboratórios de pesquisa, um rotor de ângulo variável pode ser melhor.

A forma como as amostras são colocadas em uma máquina é outra consideração. A entrada e a saída devem ser fáceis e seguras para que o pessoal não se machuque ao operar o equipamento. Verifique se existem suportes de amostra em locais bem definidos que são fáceis de acessar e que cada suporte está rotulado para fins educacionais.

A máquina também deve ter portas trancáveis para mantê-la segura quando não estiver em uso. O blindagem também é importante, pois quaisquer peças em movimento rápido podem colocar a vida em perigo.

Q&A

P1: Como uma centrífuga separa materiais?

A1: A centrífuga separa os materiais girando a mistura em alta velocidade. O peso e a densidade dos materiais os empurrarão contra a parede do recipiente. Portanto, eles são separados em camadas.

P2: Que tipos de materiais uma centrífuga pode processar?

A2: As centrífugas podem processar vários materiais, incluindo líquidos, gases e sólidos. Além disso, suas composições podem ser misturas complexas como máquinas de classificação de minerais. As centrífugas agrícolas são um exemplo típico. Elas podem separar o leite em creme e soro de leite.

P3: Quais são as tendências recentes no mercado de centrífugas de engenharia?

A3: A tendência é desenvolver centrífugas mais eficientes e de alta capacidade. Além disso, a integração de tecnologia inteligente está aumentando, permitindo monitoramento e controle remotos.

P4: Quais são as perspectivas futuras para a engenharia de centrífugas?

A4: Espera-se que o futuro da engenharia de centrífugas cresça à medida que as indústrias continuam a exigir soluções eficazes de separação. Os desenvolvimentos no design e na tecnologia de centrífugas oferecerão capacidades de separação mais avançadas.