Separador centrífugo de disco
Shenzhou Machinery - Fabricante profesional de máquinas centrífugas industriales y proveedor de separadores centrífugos en China
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Shenzhou Machinery - Fabricante profesional de máquinas centrífugas industriales y proveedor de separadores centrífugos en China
La centrífuga de discos es la centrífuga más común utilizada para separar biomasa de algas para diversas aplicaciones, incluido el biodiesel de algas en plantas piloto. Consiste en un recipiente cilíndrico poco profundo espaciado entre discos metálicos y es adecuado para separar partículas con un tamaño de 3 a 30 μm con concentraciones muy bajas de 0,02% a 0,05% de cultivos de microalgas hasta un 15% de sólidos
Una centrífuga de discos se ha utilizado con éxito no sólo para separar sólidos/líquidos, sino también líquidos/líquidos entre sí mediante el uso de fuerzas centrífugas muy altas en un único proceso continuo. Este tipo de centrífuga tiene un tiempo de separación muy bajo como resultado de su capacidad para aplicar una fuerza centrífuga de 4000 a 14 000 veces la fuerza gravitacional. Las partículas sólidas más densas que están sujetas a fuerzas centrífugas tan altas son empujadas hacia afuera contra la pared del recipiente giratorio, mientras que las partículas líquidas menos densas son desplazadas en el centro. Por lo tanto, los materiales de diversas densidades se separan en capas delgadas, y el estrecho canal de flujo de 0,4 a 3 mm entre los discos estrechamente espaciados implica que la distancia que los materiales deben recorrer para que se produzca esta separación es pequeña. Las centrífugas de discos vienen en varios tipos según el mecanismo de descarga y si los sólidos se descargan o retienen.
El principal inconveniente de la centrífuga de discos es que presenta un mayor consumo de energía que los otros tipos. Amaro et al. [118] estudiaron el consumo de energía de la centrífuga de disco-cuenca Westfalia HSB400 con un caudal limitado de 35 m3/h y una demanda operativa normal aproximada de 50 kW. Según estas especificaciones, el coste de la energía de separación puede alcanzar hasta 1,43 kWh/m3. Para realizar un análisis económico del biodiesel a partir de algas utilizando el Westfalia HSB400, se hicieron una serie de suposiciones. La centrífuga de discos se alimenta con un 0,02% del peso seco de una suspensión de microalgas que tiene un contenido de aceite del 40%. Esto produciría 7 kg/h de material de algas seco, es decir, 1,6 kg de aceite de algas. Suponiendo que la eficiencia de recuperación de la centrífuga sea del 100%, los 1,6 kg de aceite de algas obtenidos producirían una densidad de energía de 11,71 kWh si se supone que el poder calorífico es de 7,32 kWh/kg. Considerando que es necesario centrifugar 35 m3 de caldo de cultivo para obtener tal rendimiento energético, se necesita un consumo de energía correspondiente de 49 kWh. Esto significa que la energía consumida solo en la etapa de recolección-desecación es 4 veces la energía producida a partir de microalgas como biodiesel.
Para mejorar el retorno energético por centrifugación se recomienda la preconcentración mediante técnicas de separación al 0,5% del peso seco. Esto daría como resultado un material de algas seco de 175 kg que produciría 70 kg de aceite de algas, por lo tanto, 70 kg de biodiesel de algas tendrían un poder calorífico de 512,4 kWh. En este caso, todavía se necesitaría el 9,6% de la energía del producto biodiesel para cubrir el consumo energético de la centrifugación. Otros pasos recomendados para mejorar la eficiencia energética incluyen el uso de toda la biomasa en lugar de solo la fracción lipídica para la producción de energía, o el uso de centrífugas para eliminar otras operaciones unitarias que consumen mucha energía en la producción de biocombustibles de algas [118].
La alteración y el daño celular pueden ocurrir debido al uso de centrífugas de discos, como informaron Milledge et al. [120]. Esto también puede ir acompañado de una reducción en la eficiencia general de la centrifugación y una concentración reducida de sólidos recuperados como resultado de las partículas sólidas más pequeñas. Según los parámetros de un fabricante de pilas de discos (Fig. 7) [120], un tamaño mínimo de 7 Se ha demostrado que μm para microrremolinos es adecuado para microalgas. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente realizar más investigaciones exhaustivas para modificar el diseño de las centrífugas de discos.
La centrífuga de discos es un dispositivo versátil que se puede utilizar para separar mezclas sólido/líquido en configuraciones continuas, semicontinuas y por lotes (ver Figuras 1.12 y 1.13). Todas, excepto algunas máquinas operadas por lotes, son capaces de manejar alimentos tóxicos, inflamables y volátiles con rendimientos de hasta 200 m3 h-1. Las mezclas líquido-líquido se pueden separar y con unidades más sofisticadas se puede lograr una separación de tres fases (dos líquidas y una sólida). En todos los casos, debe existir una diferencia de densidad suficiente entre las fases presentes en la alimentación.
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