Centrífuga de laboratorio

Una centrífuga de laboratorio es un dispositivo de laboratorio es un aparato usado en los laboratorios de biología y química que consiste en la separación de fluidos y líquidos en función de la densidad.

Esta separación se lleva a cabo cuando el recipiente que contiene el líquido, gira a velocidades altas. De esta manera, la fuerza centrífuga lleva a los materiales más pesados hacia el exterior del envase.

ūüĒ¨ ¬ŅQu√© es una centr√≠fuga de laboratorio?

La centrífuga de laboratorio es una máquina cuya utilidad en los laboratorios consiste en separar los componentes de un líquido.

Las centrífugas de laboratorio son ampliamente utilizadas en hospitales u otras industrias donde se utilizan para extraer material suspendido de una variedad de medios. Esto se consigue mediante el principio de sedimentación, en el que la aceleración centrípeta produce sustancias más densas que se desplazan hacia la dirección radial.

ūüß™ Tubo de centr√≠fuga de laboratorio funci√≥n

Los tubos de centr√≠fuga son tubos de muy resistentes elaborados en vidrio o pl√°stico, fabricados con exactitud con la finalidad de que encajen perfectamente en las cavidades del rotor. T√≠picamente, la capacidad de los tubos var√≠a de 10 ml a 100 ml. Se asemejan a tubos de ensayo en miniatura con puntas c√≥nicas. El dise√Īo de la conicidad var√≠a dependiendo de los tipos de s√≥lidos como biomol√©culas, insol√ļbulos, etc., dentro de la muestra.

Usos

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Los tubos de centrifuga de vidrio son los más costosos, toda vez que pueden ser usados en casi la mayoría de los disolventes. Al igual que cualquier material de vidrio, los tubos de centrífuga se pueden limpiar y esterilizar.

Es menester el manejo de estos tubos con precauci√≥n, puesto que unos peque√Īos roces que produzcan las m√°s m√≠nimas roturas, pueden originar fallas por las fuerzas que deben resistir durante la carrera. Para protegerlos, se insertan tubos de vidrio en manguitos de goma blandos.

Los tubos de centrifuga elaborados con plásticos, poseen la misma resistencia y durabilidad de los hechos de vidrio, por sus bajos costos también se pueden considerar desechables.

No se necesita ning√ļn cuidado adicional mientras se manipulan los tubos de centr√≠fuga de pl√°stico. Sin embargo, por lo general son m√°s dif√≠ciles de limpiar a fondo.

Las muestras más grandes se centrifugan con botellas centrífugas, cuya capacidad oscila entre 250 y 1000 mililitros.

Estas botellas suelen estar hechas de plásticos a prueba de roturas como el polipropileno o el policarbonato, y para mayor seguridad se pueden utilizar cierres de sellado a prueba de fugas. Globe Scientific es un fabricante líder de tubos de centrífuga.

‚ėė Partes de una centr√≠fuga de laboratorio

La centrífuga de laboratorio tiene tres componentes básicos:

  • Un rotor
  • Un eje de transmisi√≥n
  • Un motor

El rotor contiene los tubos, botellas o bolsas que contienen los l√≠quidos a centrifugar. En el eje de accionamiento, que se conecta al motor, se pueden montar diferentes tipos y tama√Īos de rotor, intercambiables entre s√≠.

El motor proporciona la potencia para hacer girar el rotor.

Por lo general, un gabinete rodea y soporta estas partes, y también protege al operador en caso de que se rompa un tubo o cualquier parte metálica falle mientras la centrifugadora está en funcionamiento.

Los controles de operación y los indicadores de velocidad y tiempo están montados en el gabinete. La mayoría de las centrífugas tienen un sistema de frenos para detener el rotor poco después de terminar la marcha.

A diferencia de los frenos mecánicos de un coche, la acción de frenado es eléctrica, la corriente del motor simplemente se invierte. Muchas centrífugas también se refrigeran para evitar que las muestras biológicas delicadas se calienten.

Existen dos configuraciones de centrífugas: modelo de suelo y sobremesa. La diferencia entre ambos es básicamente de capacidad; sus principios de funcionamiento son los mismos.

ūüĎČ Historia de la centr√≠fuga de laboratorio

La primera centrifugadora fue creada por Antonin Prandtl, propietario de un caf√© alem√°n. Seg√ļn una biograf√≠a escrita por la sobrina nieta de Prandtl, el dise√Īo del dispositivo, que public√≥ en una revista polit√©cnica, era para una m√°quina que trabajaba continuamente para separar la leche de su grasa.

Se sabe poco sobre Antonin o su dise√Īo, pero probablemente fue creado a mediados del siglo XIX (posiblemente alrededor de 1850). Se sabe mucho m√°s sobre el sobrino de Antonin, Ludwig, un ingeniero y simpatizante nazi que con el tiempo se convertir√≠a en uno de los expertos mundiales en din√°mica de fluidos.

El padre de Ludwig, el hermano de Antonin, finalmente se llev√≥ la mayor parte del m√©rito del dise√Īo de la primera centrifugadora al perfeccionar el sistema de separaci√≥n suave y mostrarlo en la Exposici√≥n Mundial de Frankfurt de 1875.

En el laboratorio

La siguiente gran actualización del dispositivo, y la que trajo la centrífuga al laboratorio, fue inventada por el químico sueco Theodor Svedberg.

En su laboratorio, Svedberg estaba estudiando coloides, una sustancia que, en los términos más simples posibles, está compuesta de materia en un tipo de estado uniformemente dispersa dentro de la materia que está en otro tipo de estado.

(La crema batida, por ejemplo, es un coloide de gas y líquido.) Svedberg quería entender mejor los coloides (mucho más complejos que la crema batida) que estaba estudiando y por eso creó un dispositivo que separaría los coloides en sus partes individuales.

En 1924 su ultracentrífuga, como se le llamaba, fue construida para hacer girar sustancias con fuerzas de hasta 10^6 de gravedad.

Los hallazgos que surgieron de su uso de la centr√≠fuga, de que las part√≠culas se sedimentaban en funci√≥n de su tama√Īo y peso, lo que pod√≠a utilizarse como m√©todo para medirlas, le valieron finalmente el Premio Nobel de Qu√≠mica de 1926.

Evolución

Durante las siguientes décadas, la centrífuga vio toda una serie de actualizaciones por parte de varios investigadores diferentes.

Un investigador utilizó aire comprimido para hacer que se moviera a altas velocidades. Otros se dieron cuenta de los pasos necesarios para usar el dispositivo para recolectar el sedimento que se separó después de que se completó la centrifugación.

Y un equipo descubrió cómo utilizarlo para filtrar los virus utilizando una aspiradora.

El siguiente gran paso adelante en el dise√Īo de la centr√≠fuga ser√≠a una innovaci√≥n que, sin la cual, no tendr√≠amos reactores nucleares o armas nucleares.

En los a√Īos cincuenta, a Gernot Zippe, un investigador alem√°n que viv√≠a y trabajaba en un campo de prisioneros de guerra ruso, se le encarg√≥ la tarea de encontrar una forma de aislar el uranio-235.

El acceso al isótopo fue considerado un gran premio porque sus partículas podían ser fácilmente divididas para producir energía atómica.

Seg√ļn una historia del New York Times sobre Zippe, √©l y un equipo de 60 investigadores se dieron cuenta de que para concentrar lo suficiente del U-235 necesitar√≠an cientos o miles de ellos girando continuamente durante a√Īos.

Zippe se lo dijo al Times: “Todos se re√≠an y dec√≠an: ‚ÄėEsto nunca funcionar√°'”. Yo era muy joven. No ten√≠a ni idea de c√≥mo hacerlo. Pero decid√≠ hacer lo mejor que pude”.

Modernización

Despu√©s de varios a√Īos de trabajo, el equipo de cient√≠ficos logr√≥ perfeccionar lo que m√°s tarde se llamar√≠a la centr√≠fuga Zippe-Type. El dispositivo utiliza un campo magn√©tico y calor para lograr la separaci√≥n del U-235 del gas uranio.

Aunque a Zippe no se le permiti√≥ llevarse ninguna de sus notas cuando sali√≥ del campo sovi√©tico, finalmente se dirigi√≥ a los Estados Unidos, donde reconstruy√≥ de memoria el dise√Īo para el gobierno de los Estados Unidos.

Hoy en d√≠a, las centr√≠fugas son controladas por microprocesadores. Algunos pueden ser utilizados bajo alta presi√≥n o s√ļper refrigerados.

Y hay incluso una en la Estación Espacial Internacional, llamada NanoRacks Astrium Centrifuge, que simula la gravedad y microgravedad de la Tierra para diferentes experimentos. Los dispositivos son tan comunes y omnipresentes que incluso puede comprar uno en Amazon.

ūüߨ Tipos de centr√≠fuga de laboratorio

Las centrífugas son soluciones prácticas para diversos niveles de ensayos clínicos y aplicaciones de investigación. Diferentes tipos de centrífugas de laboratorio realizan diferentes tipos de aplicaciones de centrifugación, tales como gradiente de sacarosa, diferencial, isopícnico y una variedad de otros tipos de procesos de centrifugación.

Los varios los factores que determinan el tipo de centrífuga que se va a usar, entre esos factores los más importantes son: procedimiento clínico y las dimensiones del laboratorio, entre otros.

Algunos de ellos pueden utilizarse para todas las aplicaciones de uso general, mientras que otros son muy específicos.

Centr√≠fugas de diferentes tama√Īos

Los laboratorios utilizan principalmente dos tipos principales de centr√≠fugas de laboratorio: las de mayor tama√Īo y las de menor tama√Īo.

Las centrifugadoras de mayor tama√Īo se conocen com√ļnmente como centrifugadoras propiamente dichas, mientras que las m√°s peque√Īas son microfugadoras o microcentrifugadoras.

En estos modelos se utilizan peque√Īos tubos de pl√°stico que son capaces de contener peque√Īas cantidades de l√≠quidos de muestreo.

Modelos de sobremesa y de pie

Dependiendo del entorno de trabajo de sus laboratorios, puede optar por modelos de mesa o de pie de centrífugas de laboratorio.

Los modelos de sobremesa son m√°s peque√Īos y f√°ciles de manejar. Suelen ser mucho m√°s vers√°tiles en la soluci√≥n de centrifugaci√≥n que proporcionan. Aunque son m√°s adecuados para laboratorios con espacio limitado, ahora se utilizan en laboratorios de todos los tama√Īos.

Los modelos de pie son muy solicitados por los laboratorios con un espacio de trabajo limitado. Se utilizan para procedimientos cient√≠ficos que requieren un gran volumen de procesamiento de muestras y centrifugaci√≥n de grandes vol√ļmenes de tubos est√°ndar.

Modelos refrigerados para sustancias sensibles a la temperatura

Las centrífugas de laboratorio normales no funcionan bien para centrifugar muestras sensibles a la temperatura. Para ello se pueden utilizar centrífugas de laboratorio refrigeradas.

En estos modelos se incluyen sistemas de refrigeración interna, como condensadores y compresores, que ayudan a centrifugar las muestras a una temperatura preestablecida o por debajo de la temperatura ambiente.

Aunque todavía hay más modelos y tipos disponibles, sus funciones siguen siendo las mismas. Los diferentes tipos de centrífugas, en su totalidad, giran la sustancia alrededor de un ángulo fijo, entonces, separan el fluido de las sustancias sólidas aplicando la sedimentación como principio. Funcionan principalmente con el apoyo de un motor centralizado.

ūüďĆ Tipos de Centr√≠fugas y sus Usos:

Existen cuatro tipos principales de centrífugas. Estas son:

1. Centr√≠fugas de banco peque√Īo:

Se utilizan para recoger peque√Īas cantidades de material que se sedimenta r√°pidamente como c√©lulas de levadura, eritrocitos, etc. Tienen un campo centr√≠fugo relativo m√°ximo de 3000-7000 g.

2.Centrífugas refrigeradas de gran capacidad:

Disponen de c√°mara de rotor refrigerada y tienen capacidad para cambiar las c√°maras de rotor para diferentes tama√Īos. Pueden llegar hasta un m√°ximo de 6500 g y utilizarlos para sedimentar o recoger las sustancias que sedimentan r√°pidamente como los eritrocitos, las c√©lulas de levadura, los n√ļcleos y el cloroplasto.

3. Centrífugas refrigeradas de alta velocidad:

Pueden generar una velocidad de unos 60000 g y se utilizan para recoger microorganismos, restos celulares, orgánulos celulares más grandes y proteínas precipitadas por el sulfato de amonio.

4. Ultra Centrífugas:

a) Ultracentrífuga preparativa:

Puede producir una fuerza centrífuga relativa de unos 600.000 g y su cámara es refrigerada, sellada y evacuada. Se utiliza para la separación de macromoléculas/estudios cinéticos de unión de ligandos, separación de varias fracciones de lipoproteínas del plasma y desprotonización de fluidos fisiológicos para el análisis de aminoácidos.

b) Ultracentrífuga analítica:

Es capaz de operar a 500.000 g. Tres tipos de sistemas ópticos están disponibles en ultracentrífugas analíticas: un sistema de absorción de luz, y el sistema alternativo de Schlieren y el sistema interferométrico de Rayleigh, los cuales detectan cambios en el índice de refracción de la solución.

ūüĒĻ Como usar una centr√≠fuga de laboratorio

Los laboratorios est√°n llenos de equipos que nadie sabe instintivamente c√≥mo usar. En lugar de abrir alegremente una centr√≠fuga, tirar las muestras y presionar el bot√≥n “on”, es necesario conocer las reglas b√°sicas de seguridad en el laboratorio. La centr√≠fuga funciona a velocidades tan altas que un uso incorrecto puede crear un grave peligro.

Manual del usuario

Muchos fabricantes diferentes fabrican centrífugas. Cada uno es diferente y cada uno tiene instrucciones específicas de uso.

Su institución puede proporcionarle un protocolo operativo que usted debe seguir exactamente, pero si no tiene un protocolo, entonces debe seguir las instrucciones del fabricante.

Seguridad

Coloque la centrífuga en un lugar seguro. No debe estar en peligro de ser tirado de una mesa, o tirado por una persona que tropieza con un cordón suelto.

La centrifugadora también tiene que estar sobre una superficie plana y robusta para que la vibración que genera cuando está funcionando se mantenga al mínimo.

Si la máquina se tambalea excesivamente, apáguela inmediatamente en caso de que funcione mal o esté mal cargada.

Cargando

Equilibrar la carga. Si sólo tiene una muestra, por ejemplo, cargue otro tubo en el otro lado directamente enfrente de la muestra que tiene una carga equivalente.

Es importante equilibrarlo por masa, en lugar de simplemente por volumen, como recomiendan los consejos de uso de la centrífuga de la Universidad de Stanford.

Si la muestra es m√°s densa que el agua, por ejemplo, tiene que compensar a√Īadiendo m√°s densidad o volumen al tubo de equilibrado.

Apertura y cierre

Aseg√ļrese de que la tapa est√© bien cerrada cuando termine de cargar la centr√≠fuga. Adem√°s, nunca abra una centr√≠fuga cuando est√© en funcionamiento, ya que aunque la m√°quina se apague, la energ√≠a residual puede seguir girando las muestras a alta velocidad y las muestras, o incluso el propio rotor, si se rompe, puede volar a velocidades peligrosas.

ūüĒ¨ ¬ŅQu√© significa RCF en una centr√≠fuga?

RPM significa “Revoluciones por minuto”. As√≠ es como los fabricantes de centr√≠fugas generalmente describen lo r√°pido que va la centr√≠fuga.

El rotor, independientemente de su tama√Īo, gira a esa velocidad. La fuerza aplicada al contenido var√≠a seg√ļn el tama√Īo del rotor de la centrifugadora.

La RCF (fuerza centrífuga relativa) se mide en fuerza x gravedad o fuerza g. Es la fuerza ejercida sobre el contenido del rotor, resultante de las revoluciones del rotor.

Es RCF, no RPM, lo que separa las soluciones acuosas en la centrífuga. Las RPM se pueden calcular para cualquier centrifugadora mediante esta ecuación:

RCF = 1.1118 x 10-5 x r x rpm2

Donde r es el radio del rotor en centímetros

ūüß™ ¬ŅQu√© es una centrifugadora industrial?

Una centrífuga industrial es una máquina utilizada para la separación de fluidos/partículas. Las centrífugas dependen del uso de la fuerza centrífuga, generando varios cientos o miles de veces la gravedad de la tierra.

La ley de la física que rige la separación centrífuga se conoce como Ley Stokes. Las centrífugas industriales se utilizan para separar sólidos de líquidos, separación líquido-líquido y separación líquido-líquido-sólido.

Las centrífugas industriales se pueden clasificar en dos tipos principales: centrífugas de sedimentación y centrífugas de filtración.

Las centrífugas de sedimentación utilizan la fuerza centrífuga para separar los sólidos de los líquidos, así como dos líquidos con diferentes gravedades específicas.

Las centr√≠fugas de sedimentaci√≥n incluyen decantadores, pilas de discos, cestas de tazones s√≥lidos y centr√≠fugas de tazones tubulares. Las centr√≠fugas de filtraci√≥n utilizan la fuerza centr√≠fuga para hacer pasar un l√≠quido a trav√©s de un medio filtrante, como una malla o un pa√Īo, mientras que los s√≥lidos son capturados por el medio filtrante.

Las centrifugadoras de filtrado se ocupan principalmente de las centrifugadoras de cesto perforado, de empuje y de pelado.

‚ėė Centrifuga de laboratorio precio

Desde un punto de vista técnico, es posible comparar centrífugas que cuestan entre 1.000 y 5.000 dólares.

Con la intención de que amplíes tus conocimientos en el tema de las centrifugas de laboratorio, a continuación te mostramos dos vídeos que esperamos sean de gran utilidad:

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