Principio de funcionamiento de un separador
Un separador, o centrífuga de discos, es una centrífuga dispuesta verticalmente, que se emplea para separar y clarificar líquidos. Un separador de discos permite separar mezclas de sólido-líquido o líquido-líquido con ayuda de la fuerza centrífuga. Si lo comparamos con una centrífuga decanter, un separador se diferencia de esta considerablemente en cuanto a su estructura técnica y aplicación.
¿Cómo funciona un separador?
Un separador de discos se basa en el principio básico de la sedimentación. En una mezcla de sólido-líquido, los sólidos pesados se acumulan en el suelo del depósito, ya que caen al fondo por la acción de la gravedad. (1) En un sistema de funcionamiento continuo para separar mezclas de sólido-líquido, no todas las partículas sólidas tienen tiempo suficiente para depositarse en el suelo, saliendo del sistema junto con la fase líquida; por ello, la separación no es completa. Para evitar este fenómeno, se utilizan varias piezas con forma de placa, que pueden ser láminas o discos. (2) En el espacio ubicado en el sistema de discos tiene lugar la separación propiamente dicha, y el área de clarificación será mayor cuanto mayor es la cantidad de láminas o discos presentes. Para evitar que las láminas o los discos se atasquen, los suelos no están montados horizontalmente, sino que están ligeramente inclinados; de esta manera, las partículas sólidas se deslizan hasta el suelo. (3)
Sobre la base del principio del separador también pueden separarse entre sí líquidos provistos de diferentes densidades como, por ejemplo, gotas de aceite en agua o gotas de agua en aceite.
Debido a la gravedad, cuya fuerza es de 1 G, la separación es lenta y no resulta eficiente en muchas aplicaciones industriales. No obstante, los separadores de disco aceleran la separación notablemente, separando la mezcla de la fase sólida y la fase líquida haciendo uso de la fuerza centrífuga. De la superficie geométrica (área de clarificación) y la aceleración centrífuga se desprende el «área de clarificación equivalente», que representa la medida de la capacidad de rendimiento de un separador.
Las altas fuerzas G permiten que el separador alcance un alto rendimiento de separación. Si se compara con una centrífuga, un separador funciona con un número de revoluciones más alto y separa sólidos notablemente más finos (partículas de hasta alrededor de 5 µm) de un líquido.
Estructura de un separador de discos
La mezcla que va a separarse pasa por un tubo de alimentación estacionario (1) (alimentación) al distribuidor del tambor rotativo (2) (depósito en el que se encuentra la mezcla); allí, la mezcla se acelera a la velocidad periférica del tambor del separador. La clave reside en que, al distribuir la mezcla, no actúen fuerzas de cillazamiento innecesarias que desmenucen las partículas finas o produzcan emulsiones. En el borde exterior del pie del distribuidor se ubican ranuras u orificios a través de los cuales entra el producto que va a separarse en el sistema de discos. La separación tiene lugar dentro del sistema de discos del separador (3).
El sólido empuja hacia afuera y se acumula en la cámara de sólidos (4). Las fases sólidas separadas fluyen a través del sistema de discos hasta la parte superior del tambor, donde pasan por un rodete centrípeta o un rebosadero (5). La configuración empleada depende del ámbito de aplicación.
El sólido acumulado pasa por un desagüe separado (descarga de sólidos), donde se ubican separadores de disco con tambores autolimpiables (separadores continuos) y separadores manuales. En los separadores provistos de un tambor autolimpiable, este dispone de un mecanismo de apertura a través del cual los sólidos separados se descargan en intervalos regulares (6); en este caso, el tambor se compone de una parte inferior, en la que se encuentra el mecanismo hidráulico de descarga, así como de una carcasa.
Con ayuda del mecanismo hidráulico de descarga se abre el separador en la zona más exterior de la carcasa de la centrífuga, donde se acumulan los sólidos. Tras salir la fase sólida, el separador vuelve a cerrarse, lo que tiene lugar en cuestión de décimas de segundo.
Por norma general, el separador se acciona mediante un accionamiento provisto de correas trapezoidales o correas planas (el tipo de accionamiento depende del tamaño del separador). Por otro lado, el motor de accionamiento se controla por medio de un variador de frecuencia.
Ámbitos de aplicación de la tecnología de separadores
Los separadores están concebidos para tareas de separación en las que se requiera una separación muy precisa o en las que deban separarse partículas muy finas. Los separadores también se utilizan para mezclas de sólido-líquido con una pequeña diferencia de densidad. Las posibilidades de aplicación de los separadores de disco son diversas y pueden encontrarse en los más variados ámbitos industriales, entre los que se incluyen los siguientes:
- alimentación y bebidas;
- industria de transformación de grasas y aceites;
- tecnología química, farmacéutica y biológica;
- sector del aceite mineral y la generación eléctrica;
- protección medioambiental
Los separadores se emplean principalmente para tres procesos de separación distintos:
- Como clarificadoras para clarificar líquidos. La clarificación consiste en separar partículas sólidas finas de un líquido. El separador se utiliza para mezclas con un contenido bajo de sólidos; por otro lado, si la mezcla que vaya a clarificarse contiene una gran cantidad de sólidos, la centrífuga será la elección correcta. La clarificación de turbios derivados del zumo de frutas es un ejemplo típico de aplicación de un separador.
- Como purificador o separador para separar líquidos. La separación consiste en separar un líquido provisto de una densidad baja de un líquido con una densidad más alta. Un ejemplo de uso de un separador consiste en separar gotas de agua del aceite mineral. Asimismo, pueden separarse los sólidos al mismo tiempo.
- Para concentrar líquidos. Concentrar consiste en separar un líquido ligero de un líquido pesado. Un ejemplo consiste en la obtención de aceites esenciales a partir del agua con ayuda de un separador. Asimismo, es posible separar sólidos al mismo tiempo.
Fuente
Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik, H.G. Kessler