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Si può stilare due principali tipologie di centrifughe: centrifughe con separazione per decantazione e centrifughe con separazione per filtrazione. Le centrifughe con separazione per decantazione sono usate per la separazione delle emulsioni e delle sospensioni mediante la sedimentazione delle particelle sotto l'azione della forza di gravità. Le centrifughe con separazione per filtrazione hanno trovato una larga applicazione nell'industria chimica.
In generale, le centrifughe possono essere classificate in base ai seguenti parametri:
In base alle modalità di separazione si possono essere suddividere le centrifughe in due gruppi che sono le centrifughe tradizionali (Кр<300) e le apparecchiature di ultracentrifugazione (Кр>3000).
Molto frequentemente le centrifughe tradizionali sono utilizzate per la separazione delle sospensioni tranne quelle a bassa concentrazione delle sostanze solide. Le apparecchiature di ultracentrifugazione sono utilizzate per la separazione delle sospensioni e delle emulsioni con sostanze solide sottili.
In base alla destinazione d'uso si possono distinguere le centrifughe con separazione per decantazione, le centrifughe con separazione per filtrazione e quelle con separazione tradizionale.
Oltre a quanto sopra menzionato, le centrifughe possono essere suddivise in base al sistema di scarico del residuo. Lo scarico del residuo può avvenire in regime manuale, mediante l'uso dei coltelli raschiatori a movimento alternato, sotto l'azione della forza di gravità o di quella centrifuga.
Si possono suddividere le centrifughe per la tipologia delle colonne di appoggio, che possono essere verticali e appese, e per la tipologia degli assi che possono essere verticali, orizzontali e inclinati.
In base al regime di funzionamento le centrifughe possono essere suddivise in quelle ad azione continua e quelle ad azione discontinua.
Il ciclo di funzionamento delle centrifughe ad azione discontinua prevede tre fasi principali:
Il cestello viene caricato quando il cestello vuoto ruota alla velocità inferiore a quella di esercizio o al momento del raggiungimento della massima velocità di rotazione. In alcuni casi il cestello piò essere caricato anche prima dell'avvio della centrifuga. Lo scarico del solido avviene dopo l'arresto della centrifuga o al momento in cui il cestello ruota a bassa velocità.
Molto frequentemente al termine dell'operazione della centrifugazione si procede al lavaggio del solido. A tale scopo viene previsto il regimo di lavaggio ad acqua che avviene con il ripetere del ciclo di avvio del cestello della centrifuga. In alcuni casi si deve procedere al prelavaggio della torbida con l'uso dei componenti speciali.
Le centrifughe a funzionamento discontinuo sono dotate del cestello perforato o pieno.
Il cestello è alloggiato all'interno dell'involucro che funge da recipiente di contenimento e di raccolta del filtrato o del liquido di lavaggio e da protezione nel caso del guasto e/o distruzione del cestello. Il cestello è messo in rotazione dal motore elettrico.
La forza centrifuga fa passare il liquido attraverso il mezzo filtrante e i fori del cestello. Il liquido viene raccolto nell'involucro e esce dall'apposita tubazione di scarico.
Se si deve produrre il residuo con il minimo contenuto dell'acqua, si utilizzano i cestelli forati. Con l'uso di questi cestelli l'umidità residua del solido scaricato varia dall'1 al 5% (nel caso della fase solida sottile tale indice cresce fino al 40%). Nel caso dell'uso dei cestelli pieni, l'umidità residua del solido è notevolmente più alta (oltre il 70%).
Per aumentare l'efficienza della separazione, nei cestelli pieni vengono installati gli anelli speciali che servono per ridurre la velocità di circolazione del liquido nelle vicinanze alle pareti, migliorando così il processo di sedimentazione delle particelle solide.
Le centrifughe a funzionamento discontinuo sono realizzate generalmente con l'albero verticale. Il sistema di scarico in tali centrifughe può essere inferiore o superiore. Si ritiene che il sistema di scarico inferiore è più comodo, ma richiede più lavoro fisico. Per facilitare lo scarico le apparecchiature sono spesso dotate dalla pala meccanica facilmente gestibile. Alcune centrifughe di questo tipo sono provviste del sistema di scarico automatico.
Nelle centrifughe verticali dotate dell'albero verticale e l'appoggio rigido, la distribuzione del torbido da trattare non è uniforme, il che provoca le notevoli e pericolose oscillazioni del cestello. Per tale motivo le centrifughe moderne sono attrezzate con gli appoggi flessibili e il cuscinetto assiale dell'albero viene installato nella boccola sferica.
Tra le centrifughe ad azione discontinua più largamente applicate, sono da notare le centrifughe con le parti rotanti sospese su tre colonne di appoggio e quelle ad appoggio superiore.
Classificazione delle centrifughe:
|Tipo||Tipo di funzionamento||Sistema di scarico del panello solido|
|Centrifughe tradizionali (F<3500)||Centrifuga con separazione per filtrazione||ad azione discontinua||manuale|
|a gravità|
|a coltello raschiante|
|ad azione continua||ad inerzia|
|a stantuffo pulsante|
|a coclea|
|Centrifuga con separazione per decantazione||ad azione discontinua||manuale|
|a coltello raschiante|
|a forza centrifuga|
|ad azione continua||a coclea|
|Ultracentrifughe (Ф>3500)||Centrifughe tubolari||ad azione discontinua||manuale|
|Separatori||ad azione discontinua||manuale|
|ad azione continua||idraulica|
Lo schema della più semplice centrifuga è illustrato nella seguente figura:
La parte principale della centrifuga è il cestello montato sull'albero rotante. Sotto l'azione della forza centrifuga le particelle solide in sospensione sono portate verso le pareti del cestello. Nel processo dell'ispessimento tali particelle formano il panello solido. Il liquido chiarificato esce da uno stramazzo nell'involucro fisso e va verso la bocca di uscita sistemata nella sua parte inferiore. Al termine del funzionamento della centrifuga il solido viene scaricato a mano.
Lo schema della centrifuga orizzontale con separazione per decantazione a funzionamento continuo e il sistema di scarico a coclea:
Il principio di funzionamento di tale centrifuga prevede l'erogazione della sospensione nel cestello interno da dove il liquido passa attraverso i fori nel cestello di decantazione dove avviene la separazione della stessa. Il liquido chiarificato passa nell'involucro ed esce dalla bocca di uscita. La coclea raccoglie e trasporta il residuo solido verso la bocca di uscita.
La separazione delle sospensioni e delle emulsioni sottili richiede l'applicazione di una notevole forza centrifuga. Per tali processi sono utilizzate le ultracentrifughe che possono essere di due tipi:
L'ultracentrifuga tubolare è dotata del cestello pieno a forma di tubo del piccolo diametro (fino a 240 mm). La lunghezza del cestello è molte volte superiore al suo diametro, il che consente di aumentare notevolmente il numero di giri e generare una maggiore forza centrifuga. Nel cestello di questo tipo il percorso della sospensione diventa più lungo, il che consente di ottimizzare il processo di decantazione. Nell'ultracentrifuga tubolare la sospensione è erogata all'interno del cestello in moto rotativo. La sospensione percorre lungo il tubo e a contatto con il deflettore viene proiettata verso le pareti del cestello rotante. Una lunga crociera serve per evitare lo distacco del solido dalle pareti. Il cestello è diviso in celle per lo scarico separato della fase pesante e di quella leggera. Il cestello di tali centrifughe è montato sull'albero flessibile. L'ultracentrifuga tubolare è dotata del diaframma anulare smontabile.
I vantaggi di tale apparecchiatura sono seguenti:
Le ultracentrifughe si distinguono per un'elevata velocità di rotazione dovuta alla riduzione del raggio giratorio.
Lo schema dell'ultracentrifuga tubolare a funzionamento discontinuo:
Il rotore a pareti continue ruota all'interno dell'involucro. Il rotore è dotato all'interno delle pale radiali che non consentono al liquido di distaccarsi dalle pareti del cestello rotante. Il cestello è attivato dalla puleggia. Alla parte inferiore della centrifuga si trova il supporto base attraversato dal tubo di alimentazione della sospensione nel cestello. La fase solida si deposita sulle pareti del rotore, mentre quella liquida esce dalla bocca superiore. Il residuo solido viene scaricato in regime manuale. Dato che la capacità di tale apparecchiatura non è grande, le stesse sono applicate generalmente per la separazione delle sospensioni a bassa concentrazione della fase solida (non più del 1%).
La centrifuga filtrante è un'apparecchiatura destinata alla separazione delle sospensioni sotto l'azione della forza centrifuga. Il principale elemento del dispositivo è un cestello rotante ricoperto all'interno dal mezzo filtrante.
Nel processo di rotazione del cestello la sospensione si trova sotto l'azione della forza centrifuga che fa passare il filtrato attraverso il setto che trattiene sulla sua superficie le particelle solide. La differenza delle pressioni da due lati del setto filtrante è notevolmente più alta rispetto ai filtri tradizionali, il che permette di utilizzare la centrifuga filtrante per la separazione delle sospensioni con le particelle che formano il residuo secco difficilmente comprimibile. L'umidità residua del deposito solido varia dallo 0,5 al 5% e si riduce con l'aumento delle dimensioni delle particelle solide. Nei filtri tradizionali l'umidità residua del solido è più alta.
Le fasi di separazione delle sospensioni nelle centrifughe filtranti:
Il residuo solido, a bisogno, può essere lavato con il liquido di lavaggio. La quantità dell'umidita residua del solido essiccato è inferiore al volume dei pori dello stesso. In realtà, nel caso in cui le dimensioni delle particelle siano pari a 10-1000 micron e oltre, il volume della fase solida delle sospensioni separate è pari al 5-25%.
Le centrifughe filtranti si distinguono per la soluzione costruttiva e per le modalità di svolgimento di diverse operazioni. In base al regime di funzionamento si possono suddividere le apparecchiature in quelle a funzionamento continuo e in quelle a funzionamento discontinuo.
La centrifuga a tre colonne è un meccanismo ad azione discontinua. Lo scarico del solido avviene in regime manuale e può essere sia superiore sia inferiore. La sospensione a bassa o media concentrazione del solido è erogata nella centrifuga in marcia. La sospensione ad alta concentrazione delle particelle solide viene erogata nella centrifuga non avviata. Il filtrato esce dalle bocche di uscita sistemate nella parte inferiore dell'involucro.
Separata la sospensione, si arresta il motore che fa fermare il cestello. L'operatore scarica a mano il deposito formatosi da parte del fondo (nel caso della centrifuga a sistema di scarico inferiore) o al di là dei bordi (nel caso della centrifuga a sistema di scarico superiore).
Le centrifughe a tre colonne hanno il vantaggio di essere di costruzione semplice e relativamente economica.
Il diametro del cestello delle centrifughe a spinta possono essere di 400-1250 mm nel caso del sistema di scarico superiore e di 800-1600 mm nel caso del sistema di scarico inferiore.
Le centrifughe con il sistema di scarico inferiore meccanizzato a funzionamento discontinuo sono le macchine più complesse rispetto alle centrifughe сon il sistema di scarico manuale. Tutte le operazioni: alimentazione della sospensione, filtrazione, lavaggio, ispessimento e separazione del solido - avvengono in regime automatico.
Al momento dell'erogazione della sospensione nel cestello la sua velocità periferica è pari a 8-30 m/s. Durante la fase di lavaggio e di ispessimento del solido la velocità del cestello si aumenta fino a 50-75 m/s. Dato che diverse operazioni richiedono diversa velocità di rotazione del cestello, la centrifuga è munita del motore con il variatore della velocità.
Il solido è asportato con il largo coltello raschiante la cui lunghezza è pari all'altezza del cestello. Il coltello ruota intorno al suo asse verticale e man mano che porta via gli strati del fango si avvicina alla superficie del materiale filtrante. Alla fase di scarico del solido la velocità periferica del cestello azionato dal motore separato è di 4-5 m/s. Il coltello può essere attivato sia in regime manuale sia in quello automatico.
I diametri dei tamburi delle centrifughe filtranti variano nei limiti di 1000-1600 mm.
Le centrifughe sopradescritte sono particolarmente adatte per la separazione delle sospensioni con particelle a dimensioni pari o superiori a 30 micron a concentrazione superiore al 10% del volume della sospensione.
Le centrifughe con rotore sospeso si distinguono per l'autocentraggio del cestello filtrante e per il sistema di protezione contro l'infiltrazione del filtrato nel compartimento del motore e dell'appoggio.
In tali centrifughe l'estremità superiore dell'albero è sospesa all'appoggio sferico con sistemato vicino l'ammortizzatore di gomma che previene la deviazione dell'albero dal piano verticale. L'appoggio è costituito da una serie di cuscinetti sistemati nella ralla che, a suo turno, appoggia sul corpo della testa del comando. Grazie a tale soluzione costruttiva si ha l'autocentraggio del cestello.
Il solido può essere scaricato in due modi: a mano (e a tale scopo si deve arrestare il rotore) o in automatico (con rotore rotante a bassa velocità). Nella versione meccanizzata il pistone che avanza su tutta l'altezza del cestello spingere il solido verso l'estremità, dove il prodotto è lanciato fuori dal boccaporto d'uscita. Al pistone è attaccata una campana a forma di cono che si abbassa al momento dello scarico per poi sollevarsi e chiudere l'apertura inferiore del cestello.
Ogni operazione viene svolta a una determinata velocità di rotazione del rotore. A tale scopo la centrifuga è dotata del motore a cinque velocità.
Le centrifughe orizzontali con il sistema di scarico a coltello raschiante sono utilizzate per la separazione delle sospensioni a concentrazione delle particelle solide pari o superiore al 10% aventi la granulometria minima di 30 micron (le particelle possono essere frantumate).
Queste centrifughe si distinguono per l'esecuzione di tutte le operazioni a partir dall'alimentazione della torbida e fino allo scarico del solido in regime automatico. Il cestello gira alla velocità costante.
Il tempo del ciclo operativo è di dieci minuti. Ogni operazione è svolta secondo il programma a tempo prestabilito.
Il processo può essere generalmente descritto come segue:
La valvola installata sulla tubazione si apre per tre minuti per erogare la sospensione. Dopo la separazione del filtrato, si procede all'operazione d'ispessimento del solido che dura 0,5 minuti, dopodiché durante un minuto viene alimentato il liquido di lavaggio. La successiva operazione d'ispessimento dura 0,5 min. e all'ultimazione della stessa viene attivato il coltello raschiante che durante cinque minuti si avanza verso il setto filtrante asportando, strato per strato, il residuo solido.
Le valvole si aprono e si chiudono in regime automatico comandate dai pistoni che scorrono nei cilindri. La valvola è installata all'estremità dell'asta e si apre quando il pistone sale e si chiude quando il pistone va giù. Il movimento del pistone è dovuto all'olio iniettato nel cilindro. Lo stesso principio è usato per l'azionamento del coltello raschiante. Il solido, asportato dal coltello, passa nell'inclinato canale vibroestrattore e viene lanciato via.
Le centrifughe di questo tipo sono dotate del rotore a sbalzo (con il diametro del cilindro fino a 2000 mm) o del rotore montato tra due appoggi (con il diametro del cilindro fino a 3400 mm).
Le centrifughe con il sistema di scarico a spinta sono utilizzate per la separazione delle sospensioni che contengono oltre il 20% di particelle solide di dimensione minima di 0,1 mm. Queste centrifughe sono le macchine a funzionamento continuo ad una cascata. Sono più adatte alla separazione delle sospensioni facilmente separabili che perdono velocemente la scorrevolezza.
Il rotore della centrifuga è costituito dal fondo e dal cilindro all'interno del quale è collocato il setaccio a fenditura e lo spintore che può essere il pistone o il fondo mobile. Nel processo di funzionamento allo spintore viene dato un moto longitudinale alternativo o quello rotativo.
La sospensione viene erogata continuamente attraverso l'imbuto sul setaccio a fenditura. Il filtrato viene fatto passare attraverso il setto, mentre il residuo viene spostato con lo spintore e simultaneamente lavato, ispessito, lanciato fuori e raccolto in opportuna tramoggia.
Al momento dell'avanzamento dello spintore una parte di sospensione ricade sul setaccio pulito, il motivo per cui alcune particelle solide possono finire nel filtrato. Per escluderlo, nel cestello viene installato il setaccio il cui diametro dei fori non supera quello di particelle solide in sospensione.
Le centrifughe di questo tipo si distinguono per l'impossibilità della pulizia meccanica del setaccio. Tali macchine sono adatte alla separazione delle sospensioni con le particelle solide solubili. In questo caso la rigenerazione del setto avviene tramite lavaggio con il liquido atto a dissolvere il residuo.
Il diametro del rotore della centrifuga varia da 160 a 1400 mm. La sua lunghezza dipende delle proprietà e dello spessore del residuo.
La centrifuga filtrante ad azione continua dotata del pistone pulsante per assicurare lo scarico del residuo è illustrata nella seguente figura:
Schema della centrifuga filtrante a pistone pulsante. Principio di funzionamento
In questa centrifuga la sospensione è erogata nell'imbuto conico che gira con la velocità pari a quella del cestello forato. Grazie al moto rotativo, la sospensione viene proiettata attraverso i fori nell'imbuto filtrante verso la zona davanti al pistone. Sotto l'azione della forza centrifuga la fase liquida viene fatta passare attraverso il setto filtrante e i fori del cestello nell'involucro dopodiché esce dalla bocca di uscita nella parte inferiore del corpo. Le particelle solide rimangono sul setto filtrante e formano lo strato del residuo solido. Con lo scorrimento del pistone a destra il residuo viene spostato a spinta verso il bordo del cestello. Ad ogni alzata del pistone in direzione dal cestello verso l'involucro una porzione del residuo viene espulsa e lanciata fuori della centrifuga via apposito canale di evacuazione. Il pistone è installato sull'asta collocata all'interno dell'albero cavo. Il pistone è accoppiato al dispositivo che gli conferisce il moto rotativo o il moto longitudinale alternativo. Per assicurare la rotazione del cestello si usa l'albero cavo. La velocità di movimento del pistone è uguale a quella del cestello.
L'efficacia di queste centrifughe è più alta rispetto a quella delle centrifughe ad azione discontinua. Tali centrifughe consentono di risparmiare il lavoro manuale, ma, nonostante gli evidenti vantaggi, hanno una serie di punti deboli legati principalmente ad alto consumo dell'energia elettrica necessaria per far funzionare il pistone. Dopo l'asportazione del residuo, la qualità di filtrazione si abbassa in quanto il processo avviene solo attraverso il setto filtrante privo dello strato del residuo solido.
Le centrifughe multistadio con il sistema di scarico a spinta sono utilizzate per la separazione delle sospensioni nel caso in cui lo spessore dello strato residuo diventi relativamente grande.
Con l'aumento dello spessore del residuo si aumenta la forza necessaria per il far funzionare lo spintore, la velocità del rotore si riduce e l'umidità residua cresce. Tutti questi problemi possono essere risolti con l'uso delle centrifughe multistadio.
Il rotore della centrifuga è costituito da una serie di tamburi filtranti a lunghezza diversa sistemati in modo telescopico. Nel processo di filtrazione la sospensione passa tutti i tamburi uno dopo l'altro. I tamburi dispari sono attaccati all'asta e alla marcia dell'asta in avanti fungono da spintori per i tamburi pari. Nei tamburi pari sono sistemati i sacchi filtranti che trattengono il residuo. Alla marcia dell'asta indietro i bordi di questi tamburi fungono da spintori per i tamburi dispari.
In confronto alla centrifuga monostadio, la costruzione della centrifuga multistadio consente di diminuire la lunghezza e di ridurre lo spessore del residuo nel cestello il che permette di ottimizzare il processo di ispessimento. Ancor un punto forte delle apparecchiature di questo tipo è legato al basso consumo dell'energia nella fase di asportazione del residuo.
Le centrifughe ad azione continua si distinguono per una più alta efficienza rispetto alle centrifughe ad azione discontinua. Per tale motivo le centrifughe ad azione continua sono largamente utilizzate sia dalle imprese grosse sia da quelle piccole.
Le centrifughe filtranti a funzionamento discontinuo sono utilizzate per il trattamento dei seguenti materiali:
L'umidità residua all'uscita è pari:
Le centrifughe con separazione per decantazione ad azione discontinua sono destinate alla separazione delle sospensioni difficilmente filtrabili. L'umidità residua è pari al 70% ca.
Un'alta efficienza è dimostrata dalle centrifughe ad azione semi-automatica (che occupano la posizione media tra quelle ad azione discontinua e quelle ad azione continua). Il residuo viene portato via tramite coltello raschiante. Per tale motivo queste centrifughe non sono adatte alla separazione nel caso in cui la distruzione della struttura di fibre o di grani delle particelle solide sia indesiderabile. Per la separazione dei materiali fibrosi o cristallini vengono utilizzate le centrifughe dotate dai pistoni a spinta.
Le centrifughe orizzontali con il sistema di scarico a coclea sono adatte alla separazione delle sospensioni con alto contenuto delle particelle solide fine. Tale apparecchiatura è utilizzata inoltre ai fini di classificazione (per classificare la sabbia, il carbone o i minerali secondo le dimensioni del grano).
Le centrifughe richiedono una debita manutenzione. Si deve controllare l'aumento progressivo e regolare della velocità di rotazione del cestello (senza scatti) ed evitare le vibrazioni del cestello e dell'albero. Per fermare la centrifuga si deve disinserire il motore e poi attivare il freno. È strettamente necessario rispettare le norme di sicurezza del lavoro con le centrifughe.
La centrifugazione è il processo di separazione dei sistemi eterogenei liquidi sotto l'azione della forza centrifuga. Tale processo viene realizzato nelle apposite macchine chiamate centrifughe. Il principale elemento della centrifuga è il cestello perforato che gira intorno all'albero che può essere verticale o orizzontale.
La centrifuga sfrutta i seguenti principi fisici:
La filtrazione per centrifugazione è il processo di separazione delle sospensioni realizzato nelle centrifughe. In questo caso le centrifughe sono dotate dei tamburi perforati ricoperti dal mezzo filtrante. La sostanza viene proiettata sulle pareti del cestello. La forza centrifuga fa passare il liquido attraverso lo strato del residuo e la tela ed esce attraverso i fori. La fase solida rimane sulla superficie del mezzo filtrante.
In generale la filtrazione per centrifugazione include tre processi fisici:
La decantazione per centrifugazione è il processo di separazione delle sospensioni realizzato nelle centrifughe dotate dei tamburi pieni. La sospensione viene erogata nella parte inferiore del cestello e la forza centrifuga costringere tutta la sospensione a portarsi verso la periferia dove si deposita sulle pareti, mentre la fase liquida forma lo strato interno. Il liquido limpido invece, spinto dalla sospensione alimentata, risale verso l'alto dove si scarica. In questo caso si realizzano due processi fisici:
La chiarificazione per centrifugazione è il processo, realizzato nei tamburi a pareti piene, e destinato alla separazione delle sospensioni a basso contenuto della fase solida (sospensioni a particelle fine o soluzioni colloidali). Dal punto di vista della fisica, tale processo rappresenta una libera sedimentazione delle particelle solide sotto l'azione della forza centrifuga.
I tamburi a pareti pieni sono utilizzati inoltre per la separazione delle emulsioni. I componenti dell'emulsione vengono separati nello strato esteriore più denso e in quello inferiore meno denso. I liquidi separati vengono scaricati dal cestello separatamente. Tale processo combina la decantazione e la filtrazione realizzate sotto la forza centrifuga.
La centrifugazione è il metodo più efficace di separazione dei sistemi liquidi rispetto alla decantazione e della filtrazione. Più alto è il valore del fattore di separazione, più efficace è la centrifuga:
F = (ω²*r)/g
Dove w- è la velocità angolare di rotazione del cestello espressa in radianti su secondo;
r- raggio del cestello in metri;
g- accelerazione della forza di gravità pari a 9,81 m/sec2.
Il fattore di separazione può essere aumentato con l'aumento del raggio del cestello e del numero di giri.
Una di principali caratteristiche della centrifuga è il suo l'indice di produttività che viene calcolata secondo la seguente formula:
∑ = Ф*F, м²
Le macchine che svolgono il processo di centrifugazione possono essere classificati secondo i seguenti parametri:
Il metodo di centrifugazione è molto efficace per la separazione dei miscugli liquidi eterogenei. Tale metodo sfrutta il principio fisico definito, appunto, forza centrifuga. La centrifugazione è largamente applicata in diversi settori tecnici. Le soluzioni costruttive e le tipologie delle centrifughe sono tante.
La principale parte della centrifuga è il cestello che gira con alta velocità sull'asse verticale o orizzontale. La separazione realizzata nelle centrifughe può sfruttare il principio di filtrazione o quello di decantazione.
Nel caso della decantazione i cestelli hanno le pareti senza alcuna perforazione, mentre nel processo di filtrazione si usano i cestelli forati ricoperti dal mezzo filtrante. Se le pareti del cestello sono piene, la sostanza, sotto l'azione della forza centrifuga, si deposita a strati in funzione del peso. Il prodotto con maggiore peso specifico si trova più vicino alle pareti del cestello. Se invece le pareti del cestello sono forate e ricoperti dall'interno del cestello dal mezzo filtrante, le particelle solide si trattengono sul setto filtrante, mentre la fase liquida passa attraverso i pori del setto filtrante e del residuo solido dopodiché esce dal cestello.
La centrifugazione può essere realizzata sfruttando il principio di decantazione e di filtrazione. A tale scopo vengono usati i cestelli pieni o forati. Il principio fisico di tali processi è ben diverso. Esistono inoltre diverse tipologie di ciascun processo che si diversificano per il grado di dispersione della fase solida, per la quantità e le proprietà fisiche della sospensione.
Per la depurazione del liquido a basso contenuto delle impurezze e per la separazione delle sospensioni ad alto contenuto delle particelle solide si prosegue con la centrifugazione realizzata nei cestelli di decantazione.
Il processo di centrifugazione con l'impiego dei cestelli di decantazione sfrutta i principi fisici legati alla sedimentazione delle particelle solide e all'ispessimento del residuo. Il principio di ispessimento del residuo si basa sulle norme della meccanica dei mezzi dispersivi. Finche la concentrazione della fase solida sia pari al 3-4%, la sedimentazione procede senza formazione dell'interfaccia tra la fase liquida e quella solida. Se invece la concentrazione della fase solida superi il 4%, nel processo di sedimentazione si forma l'interfaccia tra le fasi dovuta all'ingrandimento e la sedimentazione delle particelle contenute nel liquido.
La centrifugazione nei cestelli di decantazione è molto diversa dal processo di separazione nei decantatori. La velocità di sedimentazione nei decantatori è considerata costante perché il processo si realizza nel campo di gravitazione e l'accelerazione delle particelle non dipende della posizione delle stesse nel campo di gravitazione. Le linee di forza del campo centrifugo non sono parallele e per tale motivo la direzione dell'azione della forza centrifuga sarà diversa per le particelle che si trovano a diverso raggio dall'asse di rotazione da dove si evince che non si può estendere il meccanismo del processo di decantazione sul processo di centrifugazione nei cestelli di decantazione.
Il processo di centrifugazione nei cestelli filtranti è ancor più complesso e si articola in tre fasi. All'inizio si ha la formazione del residuo, poi l'ispessimento dello stesso, dopodiché si procede alla rimozione del liquido trattenuto nei pori del residuo sotto effetto della forza molecolare e quella capillare.
Per tale ragione il processo di filtrazione per centrifugazione ha poco di comune con il processo di una semplice filtrazione svolta sotto effetto della forza di gravità. Solo la prima fase del processo di filtrazione è simile a quella della filtrazione per centrifugazione ma si distingue dal valore della pressione idraulica del liquido che attraversa lo strato del solido grazie alla forza centrifuga. In questa fase il liquido che si trova nel residuo nella forma libera può essere rimosso in via naturale. La seguente fase è simile alla rispettiva fase di centrifugazione per decantazione. Nell'ultima fase si realizzano l'ispessimento del residuo e l'aerazione dello stesso. Tale processo è chiamato il processo di essiccazione meccanica del residuo.
Al passaggio dalla prima fase a quella ultima la velocità di separazione del liquido dal residuo cala e il liquido trattenuto dalla forza molecolare non viene praticamente asportato il che significa che la seconda e la terza fase del processo di centrifugazione sono svolte secondo i principi diversi da quelli del processo di filtrazione.
La durata delle fasi dipende del grado di concentrazione e delle proprietà fisiche delle sospensioni e delle caratteristiche delle centrifughe. La prima fase si realizza nella centrifugazione delle sospensioni a bassa concentrazione durante una durevole alimentazione delle stesse nel cestello. Tale fase è molto breve o addirittura è assente nel processo di centrifugazione della maggior parte di sospensioni ad alta concentrazione.
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