Evaporación, decantación, filtración, centrifugacion y decolaración

El texto que a continuación se presentará contiene información relacionada con la "separación de mezclas", lo cual tiene una gran importancia porque se conoce sobre propiedades, sobre los instrumentos y métodos adecuados para elaborar dichas mezclas o bien separarlos.

La correcta separación de mezclas nos ayuda a poner en práctica todos los métodos que se presentarán, para separar mezclas; es importante saber sobre su estado físico, y características lo cual a continuación se presentará…

Evaporación

Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente. Este método se emplea si no tenemos interés en utilizar el componente evaporado. Los otros componentes quedan en el envase.

Un ejemplo de esto se encuentra en las Salinas. Allí se llenan enormes embalses con agua de mar, y los dejan por meses, hasta que se evapora el agua, quedando así un material sólido que contiene numerosas sales tales como cloruro de sólido, de potasio, etc…

Decantación

Consiste en separar materiales de distinta densidad. Su fundamento es que el material más denso

En la cromatografía de gases la mezcla, disuelta o no, es transportada por la primera especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un lecho o camino.

 Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido (transportados), para trasladar los hasta el final del camino y el compuesto inmóvil para que se queden adheridos a su superficie.

Filtración

Se fundamenta en que alguno de los componentes de la mezcla no es soluble en el otro, se encuentra uno sólido y otro líquido. Se hace pasar la mezcla a través de una placa porosa o un papel de filtro, el sólido se quedará en la superficie y el otro componente pasará.

Se pueden separar sólidos de partículas sumamente pequeñas, utilizando papeles con el tamaño de los poros adecuados.

                 

Centrifugación

Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentación. Se coloca la mezcla dentro de una centrifuga, la cual tiene un movimiento de rotación constante y rápido, lográndose que las partículas de mayor densidad, se vayan al fondo y las más livianas queden en la parte superior.

 

CENTRIFUGADORA

Un ejemplo lo observamos en las lavadoras automáticas o semiautomáticas. Hay una sección del ciclo que se refiere a secado en el cual el tambor de la lavadora gira a cierta velocidad, de manera que las partículas de agua adheridas a la ropa durante su lavado, salen expedidas por los orificios del tambor.

Decoloración

Es un proceso que consiste en eliminar impurezas coloreadas por medio del fenómeno de adsorción. Este proceso es una operación de separación de sustancias que se realiza al poner en contacto un fluido con el sólido adsorbente.
Es un fenómeno de superficie mediante el cual el fluido queda retenido en la superficie exterior y en los poros de un sólido.

DECOLORANTES EMPLEADOS Y SUS APLICACIONES

Carbones activos. Son carbones pulverizados y activados con sales químicas o bien, con sustancias orgánicas sin carbonizar. Se expenden con gran variedad de nombres comerciales y se utilizan para decoloraciones de azúcares, glicerina, cerveza, grasa, barnices, aceites, vinos, aguas, etc. También pueden emplearse para recuperación de disolventes y eliminación de olores. 
Tierras decolorantes. Son tierras arcillosas activadas con ácido clorhídrico o sulfúrico. Reciben los nombres de 
Tierra de batán, bauxitas, magnesia, etc. Y se emplean para tratamientos de petróleo, aceites, grasas y ceras.

Descripción, manejo y uso de centrífuga

Una centrifugadora es una máquina que pone en rotación una muestra para –por fuerza centrífuga– acelerar la decantación o la sedimentación de sus componentes o fases (generalmente una sólida y una líquida), según su densidad. Existen diversos tipos, comúnmente para objetivos específicos.




Aplicaciones

• Una aplicación típica consiste en acelerar el proceso de sedimentación, dividiendo el plasma sanguíneo y el suero sanguíneo en un proceso de análisis de sangre.

• También se utiliza para determinar el hematocrito mediante una toma de muestra capilar. En este caso la máquina utilizada se denomina microcentrífuga.

• Es muy usada en laboratorios de control de calidad y en fábricas que elaboran zumos a base de cítricos, para controlar el nivel de pulpa fina, mediante separación del zumo exprimido.

• Otra aplicación ocurre en la elaboración de aceite de oliva. En ella, una vez molidas y batidas las aceitunas, se introducen en una centrifugadora horizontal, en la cual el aceite, que es la fracción menos pesada, se aparta del resto de componentes del fruto: agua, hueso, pulpa, etcétera.

• Una aplicación importante es la separación del uranio 235 del uranio 238.

• Para cuantificar el grado de grasa o crema que contiene la leche. Las centrifugadoras utilizan instrumentos denominados butirómetros, de los cuales existen diferentes tipos: para crema, manteca, etcétera.

Funcionamiento

El centrifugado es una sedimentación acelerada, ya que la aceleración de la gravedad se sustituye por la aceleración centrífuga: , donde  es la velocidad angular de giro de la centrifugadora y  es la distancia al eje de la centrifugadora. Puesto que la velocidad mencionada puede ser de miles de revoluciones por minuto, se alcanzan aceleraciones mucho mayores que la intrínseca de la gravedad.

Además de ser más rápida que la sedimentación, la centrifugación permite separar componentes que la mera sedimentación no podría realizar, por ejemplo separar el uranio 235 del uranio 238.

Como la sedimentación, al centrifugado lo rige la ley de Stokes, según la cual las partículas sedimentan más fácilmente cuanto mayores sean su diámetro y su peso específico comparado con el del fluido, y cuanto menor sea su viscosidad. Es importante considerar que la función del fluido es esencial, pues sin su viscosidad todas las partículas se precipitarían a la misma velocidad.

Tipos de centrifugadoras

Los aparatos en los que se lleva a cabo la centrifugación son las centrifugadoras: dispositivos móviles con alas en las braqueas. Contienen dos componentes esenciales:

Motor

Rotor (donde se coloca la muestra por centrifugar). Existen dos tipos de rotores:

Fijos. Los tubos se alojan con un ángulo fijo con respecto al eje de giro. Se usan para volúmenes grandes.

Basculantes. Los tubos se hallan dentro de carcasas colgantes, unidas al rotor con un eje. Se mueven cuando el mecanismo centrifugador gira. Se usan para volúmenes pequeños y para separar partículas de coeficiente de sedimentación igual o casi igual. El mecanismo centrifugador está colocado en el interior de una cámara acorazada, a unos 4 ºC. Si no existiera esta cámara, al comenzar la centrifugación, debido al rozamiento con el aire, se incrementaría la temperatura de la muestra y podría desnaturalizarse.

En una centrifugadora, las masas de las muestras deben estar compensadas entre sí. En caso contrario podría «saltar por los aires». Para que no ocurra esto, hoy casi todas estas máquinas se detienen si las masas no están compensadas.

Existen dos grandes grupos de centrifugadoras:

Analíticas. Posibilitan obtención de datos moleculares: masa molecular, coeficiente de sedimentación, etcétera. Son muy caras y escasas.

Preparativas. Con ellas se aíslan y purifican las muestras. Hay de cuatro tipos:

De mesa. Alcanzan unas 5 000 revoluciones por minuto (rpm). Se produce una sedimentación rápida. Hay un subtipo: las microcentifugadoras, que llegan a 12 000–15 000 rpm. En muy poco tiempo se obtiene el precipitado.

De alta capacidad. Se utilizan para centrifugar volúmenes de cuatro a seis litros. Alcanzan hasta 6 000 rpm. Son del tamaño de una lavadora y están refrigeradas.

De alta velocidad. Son del mismo tamaño que las de alta capacidad y llegan a 25 000 rpm.

Ultracentrifugadoras. Pueden alcanzar hasta 100 000 rpm. También están refrigeradas. Son capaces de obtener virus.

Mantenimiento preventivo

Las rutinas de mantenimiento más importantes que se le efectúan a una centrifuga son:

Periodicidad Mensual:

1. Verificar que los componentes externos de la centrífuga se encuentren libres de polvo
2. Limpiar la cubeta de la centrifuga con etanol al 70% o detergente suave.
3. Comprobar que el mecanismo de acople y ajuste de los rotores se encuentre en buen estado. Mantener lubricados los puntos que recomienda el fabricante.
4. Verificar el estado del mecanismo de cierre/ seguridad de la tapa de la centrífuga, pues es fundamental para garantizar la seguridad de los operadores. El mecanismo mantiene cerrada la tapa de la centrífuga, mientras el rotor se encuentra girando.
5. Verificar el estado de los empaques y juntas de estanqueidad.
6. 
   

Periodicidad Anual:

1. Verificar que las tarjetas electrónicas se encuentren limpias y bien conectadas.
2. Comprobar el grupo de control, el cual dispone de selectores de velocidad, tiempo de centrifugado, temperatura de operación, alarmas e instrumentos análogos o digitales para registrar los parámetros de operación de la centrífuga.
3. Verificar el cumplimiento de normas eléctricas. Utilizar un analizador de seguridad eléctrica: pruebas de resistencia a tierra, corrientes de fuga
4. Si la centrífuga es refrigerada, comprobar la temperatura mediante el termómetro electrónico. La temperatura no debe variar más de ± 3 °C.
5. Confirmar el funcionamiento del sistema de freno.

Descripción y uso de manejo de la bomba al vacío (Filtración)

Una bomba de  vacío extrae moléculas de gas de un volumen sellado, para crear un vacío parcial. La bomba al vacío fue inventada por Otton Von Guericke, estimulado en 1650 estimulado por el trabajo de Galileo y Torricelli, usando Hemisferios de Magdeburgo.

Las aplicaciones del vacío en los laboratorios de investigación son numerosas y variadas. Las bombas al vacío trabajan solamente en rangos de presiones limitados; por ello la evacuación de los sistemas de vacío se realiza en varias etapas, usándose para cada una de ellas una clase de bombas diferentes.

El funcionamiento de una bomba de vacío está caracterizado por su velocidad de bombeo, y la cantidad de gas evacuado por unidad de tiempo. Toda bomba de vacío tiene una presión mínima de entrada, que es la presión más baja que puede obtenerse, y también, un límite superior a la salida o presión previa. Si la presión previa aumenta por encima de este valor, el bombeo cesa.

Las bombas previas, son capaces de bombear a partir de la presión atmosférica, hasta una presión a la cual empiezan a funcionar las bombas de alto vacío.

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante unmedio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo xx. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.

Filtración ordinaria

Para realizar esta filtración, primeramente hay que preparar el filtro. Para ello, se corta un cuadrado de papel de filtro que tenga de lado el doble de profundidad del embudo y se dobla en cuatro partes, cortando de forma que se forme un arco de un extremo a otro. Una vez cortado, se abre en forma de cono de modo que una mitad tenga tres partes del grueso del papel y se ajusta a un  embudo de vidrio de forma cónica, humedeciendo el papel y apretando el filtro sobre las paredes del embudo. El embudo se introduce en un aro, el cual está sujeto a un soporte y se coloca debajo un vaso de precipitados para recoger el filtrado. La rapidez de la filtración depende de que el papel ajuste bien a las paredes del embudo.

             

Para una filtración más rápida, se emplean papeles de filtro plegados. Se procede del mismo modo que en el caso anterior, pero una vez cortado el papel en forma de arco, se vuelve a doblar por la mitad. Cada una de estas mitades se dobla en sentido contrario y, repitiendo este último proceso una vez más, el filtro estará terminado.

        

   

Filtración por succión

La filtración por succión consiste en producir una  depresión o vacío en la disolución para que la filtración se realice con mayor rapidez. En este caso, se emplean embudos tipo Buchner o crisoles Gooch. Los embudos Buchner son de porcelana y están provistos de una placa perforada. Sobre la placa se colocan discos de papel de filtro del tamaño de la placa. Los crisoles tipo Gooch son de porcelana o cristal, comercializándose  numerados para indicar la porosidad de la placa; a menor número, mayor rapidez de filtración.

 La depresión necesaria para que se produzca la filtración, se realiza con el empleo de trompas de agua o bombas de vacío. Los receptores del líquido filtrado son matraces provistos de una tubuladura lateral, llamados kitasatos. Entre el kitasato y la trompa de agua se suele disponer de un colector de seguridad para evitar la entrada