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Centrifuga

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Centrifuga (tecnologie chimiche)

La centrifuga, nell’uso industriale e di laboratorio, è un’apparecchiatura impiegata per accelerare la separazione tra corpi aventi differente densità mediante l’uso (normalmente esclusivo) della forza centrifuga (o più precisamente dell’accelerazione centrifuga).

È noto il fenomeno della sedimentazione di un corpo solido ad alta densità miscelato ad un fluido a densità più bassa. Questo fenomeno fisico è dovuto al principio di Archimede: dal momento che la massa del fluido spostato Ml è minore di quella Ms del solido che lo sposta, e ad ambedue è applicata l’accelerazione di gravità g, si avrà una forza risultante pari a (Ms – Ml) x g applicata al solido; questa forza causa appunto il movimento di sedimentazione. Se si considera poi la legge di Stokes sul moto dei solidi in mezzi viscosi, si verifica che la velocità terminale di sedimentazione della particella solida è proporzionale alla forza applicata, e quindi all’accelerazione assicurata, nella sedimentazione ordinaria, dal campo gravitazionale terrestre. Appare quindi naturale la ricerca di mezzi atti ad aumentare il valore dell’accelerazione applicata alla sospensione solido-liquido: il metodo più semplice consiste nel sostituire (o integrare) l’accelerazione di gravità con l’accelerazione centrifuga generata da un moto circolare uniforme.

Solitamente si definisce “torbida” la sospensione alimentata; “filtrato” o “acque madri” il liquido estratto, e “solido” tout court, o “panello” il solido.

Classificazione

Da quanto sopra detto si deduce che basta far ruotare velocemente attorno ad un asse un recipiente apposito per ottenere una stratificazione, solido nel punto più lontano dall’asse, liquido verso l’interno. Salvo casi speciali, lo scopo della centrifugazione è però la separazione, totale o quasi, tra solido e liquido: esiste quindi la necessità di estrarre separatamente la fase solida dalla fase liquida. Una classificazione può quindi essere stilata in base al tipo di funzionamento:

  • Centrifughe senza separazione
  • Centrifughe con separazione per sfioro
  • Centrifughe con separazione per filtrazione

Per ciascuno di questi modelli, esiste una miriade di tipi e di varianti. Di seguito vengono descritti i tipi di uso più generale. Si tralasciano qui le macchine destinate all’ultracentrifugazione, che è una operazione unitaria diversa.


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