Centrífuga

Centrifugadora o Centrífuga
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Aparato que aplica una fuerza centrífuga sostenida para impeler la materia hacia afuera del centro de rotación.

Centrifugadora. Es un aparato que aplica una fuerza centrífuga sostenida (esto es, una fuerza producida por rotación) para impeler la materia hacia afuera del centro de rotación. Este principio se utiliza para separar partículas en un medio líquido por sedimentación. Es una máquina que se utiliza, sobre todo, para la separación de mezclas heterogéneas líquido-sólidas y de mezclas líquidas como son los líquidos insolubles entre sí con distintos pesos específicos.

Historia del equipo

La invención de la máquina centrífuga que purga masa cocidas azucareras ha sido atribuida a Schotter en 1848 y a Dubrunfaut, pero las autoridades en esta materia están de acuerdo en que fue David Weston quien obtuvo la patente de la centrífuga suspendida en 1852 y la introdujo al trabajo práctico azucarero en Hawai, en 1867. Hasta bien entrado el siglo XX, al tipo de máquina centrífuga que está en uso general en la actualidad se le llamaba centrífuga Weston. Fué para trabajo azucarero que se desarrollaron equipos de filtración de varios tipos, entre ellos el filtro Taylor de bolsas, de hace más de 100 años; el filtro prensa, fue sugerido por Howard alrededor de 1820, pero fue introducido con éxito por Needham en 1853; y los filtros modernos de láminas, tales como los Kelley, Sweetland y Vallez, fueron introducidos de 1910 a 1920.

Funcionamiento

El principio físico en que se basa el funcionamiento de la Centrifugadora se puede ilustrar examinando el proceso de sedimentación de un puñado de arena introducido en un recipiente con agua. Al agitar la mezcla de agua y arena, la fuerza de atracción que ejerce la tierra actúa sobre los granos de arena con más intensidad que sobre las partículas de agua, porque la masa de aquellas es mayor. Los granos de arena son atraídos hacia el fondo de la vasija y cuando, después de transcurrido cierto tiempo, el sistema llega a alcanzar el estado de reposo, se pueden distinguir en ellas dos capas bien distintas, a saber, una inferior de arena y otra superior de agua que la cubre.

Este proceso de separación se puede realizar también en una Centrifugadora, un cuyo caso el efecto se acelera, al actuar sobre las partículas una fuerza centrífuga que es superior a la fuerza de atracción gravitatoria. En la Centrifugadora, la mezcla a separar se hace girar a gran velocidad en un tambor alrededor de un eje vertical. La magnitud de la fuerza centrífuga que va dirigida desde el eje de giro hacia la periferia del tambor, depende principalmente del número de revoluciones de éste último.

Los tambores son accionados generalmente por un Motor eléctrico a través de una transmisión que impulsa el árbol de accionamiento fijo al cuerpo del tambor

Clasificación

  • Centrifugas de baja velocidad o clínicas: son útiles para partículas grandes como células, precipitados de sales insolubles.
  • Centrifugas de alta velocidad: son útiles en la separación de fracciones celulares insuficientes para la separación de ribosomas, virus, macromoléculas.
  • Ultracentrífugas: son de 2 tipos.
  1. Analíticas: obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación
  2. Preparativas: aislamiento de partículas de bajo S (coeficiente de sedimentación)

Tipos de Centrifugadoras

Centrifuga médica

Existen varios tipos en dependencia de la aplicación que se le de y el tipo de mezcla que se desea separar.
Centrífuga de sedimentación: Esta contiene un cilindro o un cono de pared sólida que gira alrededor de un eje horizontal o vertical. Por fuerza centrífuga, una capa anular de líquido de espesor fijo se sostiene contra la pared. A causa de que esta fuerza es bastante grande comparada con la de la gravedad, la superficie del líquido se encuentra esencialmente paralela al eje de rotación, independientemente de la orientación de la unidad. Las fases densas "se hunden" hacia fuera y las fases menos densas se levantan hacia dentro. Las partículas pesadas se acumulan sobre la pared y deben retirarse continua y periódicamente.

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 rejilla fina, el líquido pasa a través de la pared impelido por la fuerza centrífuga dejando 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. Algunos sólidos compresibles no se filtran bien en una centrífuga a causa de la deformación que sufren las partículas por la acción de la fuerza centrífuga, por lo que la permeabilidad de la torta se ve reducida considerablemente. La cantidad de líquido que se adhiere a los sólidos después que éstos se han 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.

Tipos de Centrifugación

  • Centrifugación Diferencial: es el método mas común de separación. En este método el tubo de centrifuga se llena con una mezcla uniforme. Tras la centrifugación se obtienen dos fracciones: un tubo que contiene el material sedimentado y un sobrenadante con el material no sedimentado. El método es bastante inespecifico y no se puede saber si la partícula buscada quedara en el sobrenadante, en el tubo o repartido entre ambos ; sin embargo es una técnica muy útil para aislamiento de organeras subcelulares.
  • Centrifugación en Gradiente de Concentración: este método es algo mas complicado que la centrifugación diferencial. La técnica no solo permite la separación de varios sino de todos los componentes de la muestra, también permite realizar medidas analíticas. Este método implica la utilización de un soporte fluido cuya densidad aumenta desde la zona superior a la inferior.

Existen 2 variaciones dentro de la centrifugación en gradiente de densidad:
Centrifugación de equilibrio en gradiente o isopicnica: esta técnica se emplea para separar partículas similares en tamaños pero distintas en densidad. Puestos que las proteínas poseen casi la misma densidad, este método no suele utilizar para su separación, sin embargo, en situaciones donde intervienen diferentes densidades, la centrifugación isopicnica es el método adecuado.
Centrifugación zonal: la muestra a analizar se deposita en la parte superior de un gradiente de densidad preformado. Bajo fuerza centrifuga las partículas comenzaran a sedimentar a través del gradiente, moviéndose cada partícula a diferentes velocidades dependiendo de su masa.

Partes de un centrifugadora

Sus componentes son:

  • Rotor: Dispositivo que gira y en el que se colocan los tubos.

Existen varios tipos:
Rotor basculante: Los tubos se colocan en un dispositivo (cestilla) que, al girar el rotor, se coloca en disposición perpendicular al eje de giro. Así pues los tubos siempre giran situados perpendicularmente al eje de giro.

Rotor de ángulo fijo: Los tubos se insertan en orificios en el interior de rotores macizos. El caso extremo es el de los rotores verticales en los que eltubo se sitúa paralelo al eje de giro. Este tipo de rotores es típico deultracentrífugas y se emplea en separaciones de moléculas en gradientes dedensidad autogenerados (por ej. de cloruro de cesio).

  • Motor: Es eléctrico y capaz de girar a docenas de miles de veces por minuto. Permite que la técnica sea ejecutada.
  • Cámara de Vacío: Es una pieza cóncava que sirve para contener dentro de ella el rotor y su respectivo soporte que lo une o conecta con el motor.
  • Control de Velocidad, Tiempo y Temperatura: Regula la velocidad del dispositivo al igual que el dispositivo regulador de la temperatura necesaria para la centrifugación de las muestras.

Fuente

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