Información

¿Son las centrífugas de vacío las mismas que las centrífugas normales?


Me encontré con un método que usaba una centrífuga de vacío:

Carvalho y col. 2012. Diversidad, actividad antimicrobiana y anticancerígena de hongos endofíticos asociados a la planta medicinal Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville (Fabaceae) de la sabana brasileña. Simbiosis 57 (2): 95-107

Se inocularon tapones de cinco milímetros de diámetro de cada hongo endofítico filamentoso en los centros de las placas de Petri (60 mm de diámetro, 20 ml de PDA). Las placas se incubaron a 25 ± 2 ° C durante 15 días. Los materiales de cultivo de cada placa de Petri se cortaron y se transfirieron a tubos de viales de 50 ml que contenían 35 ml de etanol (PA, ≥99,8%, Vetec, Brasil). Después de 48 ha 10 ° C, se decantó la fase orgánica y se eliminó el disolvente en una centrífuga de vacío a 35 ° C.

No pude encontrar información en línea sobre si una centrífuga de vacío es lo mismo que una centrífuga normal. ¿Hay una diferencia?


Un "normal" centrífugo = equipo de laboratorio, impulsado por un motor, que hace girar las muestras líquidas a alta velocidad para permitir la aceleración centrípeta para separar sustancias de mayor y menor densidad.

Sin más información sobre el método que leyó, una centrífuga de "vacío" podría ser una referencia a uno de los siguientes:

  1. Ultracentrífuga

    • una centrífuga optimizada para hacer girar un rotor a velocidades muy altas.

    La ultracentrífuga al vacío fue inventada por Edward Greydon Pickels en el Departamento de Física de la Universidad de Virginia. Fue su contribución de la aspiradora cuales permitió una reducción de la fricción generada a altas velocidades. Sistemas de vacio también permitió el mantenimiento de temperatura constante en toda la muestra, eliminando las corrientes de convección que interferían con la interpretación de los resultados de la sedimentación

  2. Evaporador centrífugo

    • Dispositivo utilizado en laboratorios químicos y bioquímicos para la evaporación suave y eficiente de disolventes de muchas muestras al mismo tiempo.

    El sistema funciona reduciendo la presión en el sistema de centrifugación [a través de una bomba de vacío] - a medida que desciende la presión, también lo hace el punto de ebullición de los disolventes en el sistema.

    La fuerza centrífuga generada al girar el rotor de la centrífuga crea un gradiente de presión dentro del solvente contenido en los tubos o viales, esto significa que las muestras hierven de arriba hacia abajo, lo que ayuda a evitar "golpes".

    • "Concentradores de vacío"

    Utilice una combinación de fuerza centrífuga, aspiradora y calentar para acelerar la evaporación de múltiples muestras pequeñas. Ofrecen el rendimiento máximo requerido por los laboratorios de biología, microbiología, bioquímica, investigación farmacéutica y química analítica.

ACTUALIZAR: Según la información actualizada del OP que cita el método del documento, parece que lo más probable es que estén hablando de usar un evaporador centrífugo para eliminar el disolvente.


Teoría de la centrifugación

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Centrifugación es una técnica utilizada para la separación de partículas de una solución según su tamaño, forma, densidad, viscosidad del medio y velocidad del rotor.

Las partículas se suspenden en un medio líquido y se colocan en un tubo centrífugo. Luego, el tubo se coloca en un rotor y giró a una velocidad definida.

La separación por sedimentación podría hacerse de forma natural con la gravedad terrestre, sin embargo, llevaría siglos. Centrifugación está haciendo que ese proceso natural sea mucho más rápido.

La rotación del rotor alrededor de un eje central genera una fuerza centrífuga sobre las partículas en la suspensión.

Qué factores influyen en la centrifugación:

  • Densidad tanto de las muestras como de la solución
  • Temperatura / viscosidad
  • Distancia de desplazamiento de partículas
  • Velocidad de rotación

A centrífugo es un dispositivo que separa partículas de una solución mediante el uso de un rotor. En biología, las partículas suelen ser células, orgánulos subcelulares o moléculas grandes, todas las cuales se denominan aquí partículas.

Hay dos tipos de procedimientos de centrifugado uno es preparativo, cuyo propósito es aislar partículas específicas, y el otro es analítico, que consiste en medir las propiedades físicas de las partículas sedimentadas.

Como un rotor gira en un centrífugo, se aplica una fuerza centrífuga a cada partícula de la muestra; la partícula se sedimentará a una velocidad proporcional a la fuerza centrífuga que se le aplica. La viscosidad de la solución de muestra y las propiedades físicas de las partículas también afectan la velocidad de sedimentación de cada partícula.

A una fuerza centrífuga fija y viscosidad líquida, la velocidad de sedimentación de una partícula es proporcional a su tamaño (peso molecular) y a la diferencia entre la densidad de partículas y la densidad de la solución.

En una solución Partículas cuya densidad es superior a la del disolvente que se hunde. (sedimento), y partículas que son más livianas que flotan hacia la parte superior.

Cuanto mayor es la diferencia de densidad, más rápido se mueven. Si no hay diferencia en la densidad (condiciones isopícnicas), las partículas se mantienen estables.

Para aprovechar incluso las pequeñas diferencias en densidad para separar varias partículas en una solución, la gravedad se puede reemplazar con la mucho más poderosa "fuerza centrífuga"Proporcionado por un centrífugo.

Dos fuerzas contrarrestan la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas en suspensión:

  • Fuerza de flotación: fuerza con la que las partículas deben desplazar el medio líquido en el que sedimentan.
  • Fuerza de fricción: fuerza generada por las partículas al migrar a través de la solución.

Las partículas se alejan del eje de rotación en un campo centrífugo solo cuando la fuerza centrífuga excede las fuerzas de flotación y fricción que las contrarrestan, lo que da como resultado la sedimentación de las partículas a una velocidad constante.


Informes

por David Albright, Paul Brannan y Christina Walrond

22 de diciembre de 2010

A fines de 2009 o principios de 2010, Irán desmanteló y reemplazó alrededor de 1,000 centrifugadoras IR-1 en la Planta de Enriquecimiento de Combustible (FEP) en Natanz, lo que implica que estas centrifugadoras se rompieron. Las centrífugas IR-1 de Irán a menudo se rompen, sin embargo, este nivel de rotura superó las expectativas y se produjo durante un período prolongado de rendimiento de la centrífuga relativamente deficiente.

Aunque a menudo se ha comentado que las fallas mecánicas o los problemas operativos causan problemas en las centrifugadoras IR-1, 1 la caída de un número tan grande de centrifugadoras durante un período de tiempo relativamente corto podría haber sido el resultado de una infección del malware Stuxnet. 2 Este código malicioso busca apoderarse de un sistema de control industrial para destruir equipos mientras oculta su presencia. 3 Dada la prevalencia mucho mayor de Stuxnet en Irán en comparación con otros países, es probable que este malware estuviera dirigido a Irán. Stuxnet cambia de forma encubierta las frecuencias de ciertos tipos de convertidores de frecuencia, que controlan la velocidad de los motores. Las frecuencias enumeradas en las secuencias de ataque de Stuxnet, incluida la frecuencia nominal de un motor, implican que un objetivo es la centrífuga IR-1. 4 Sin embargo, el propósito exacto de Stuxnet o su efecto general en la FEP sigue siendo difícil de evaluar. Si el objetivo de Stuxnet era la destrucción de todas las centrifugadoras de la FEP, Stuxnet fracasó. Pero si su objetivo era destruir un número más limitado de centrifugadoras y retrasar el progreso de Irán en la operación del FEP mientras dificultaba la detección del malware, es posible que haya tenido éxito, al menos por un tiempo.

Declaraciones de Irán

Aunque Irán no ha admitido que Stuxnet atacó la planta centrífuga de Natanz, ha reconocido que sus sitios nucleares fueron objeto de ataques cibernéticos. El presidente Mahmoud Ahmadinejad admitió recientemente que un ataque de software afectó a las centrifugadoras de Irán. "Tuvieron éxito en crear problemas para un número limitado de nuestras centrifugadoras con el software que habían instalado en las partes electrónicas", dijo a los periodistas en una conferencia de prensa. 5

El momento en que se retiraron unas 1.000 centrifugadoras es coherente con la declaración de otro funcionario iraní de cuando Irán sufrió un ciberataque. El 23 de noviembre de 2010, Ali Akbar Salehi, entonces director de la Organización de Energía Atómica de Irán y actual ministro de Relaciones Exteriores en funciones, confirmó a IRNA que el malware había llegado a Irán: “Hace un año y varios meses, los occidentales enviaron un virus a [nuestro] país sitios nucleares ". Si un atacante logró introducir Stuxnet a principios o mediados de 2009 en computadoras personales iraníes vulnerables conectadas a Internet, el malware podría haber tardado meses en llegar a los sistemas de control de centrífugas de Natanz. Debido a que los sistemas de control de Natanz no están conectados a Internet, Stuxnet habría necesitado viajar en una unidad extraíble desde una computadora infectada al sistema de control de Natanz. El personal de Natanz podría haber transportado Stuxnet sin saberlo después de usar computadoras personales infectadas. Quizás los atacantes primero apuntaron a las computadoras personales del personal de Natanz.

Irán ha minimizado la importancia de cualquier ciberataque. Salehi en su declaración del 23 de noviembre dijo: "Descubrimos el virus exactamente en el mismo lugar en el que quería penetrar debido a nuestra vigilancia y evitamos que el virus dañara [el equipo]". Como se mencionó anteriormente, el presidente Ahmadinejad caracterizó el daño como limitado a un número limitado de centrifugadoras. Sin embargo, si Stuxnet atacó a Natanz, los datos recopilados por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) implican una interrupción y daños mucho más graves.

Datos de apoyo de los informes de salvaguardias del OIEA

Los informes trimestrales de salvaguardias del OIEA arrojan algo de luz sobre las operaciones de centrifugación interrumpidas en Natanz. La Tabla 1 tabula la información de estos informes sobre el número de cascadas enriquecidas, al vacío o instaladas durante varios períodos de informes en los módulos A24, A26 y A28 de la FEP. Las centrífugas giran cuando se están enriqueciendo y, por lo general, giran cuando están al vacío, pero no se alimentan con hexafluoruro de uranio (UF6). Los datos se dan por cascada, donde cada cascada contiene 164 centrifugadoras IR-1. Por lo tanto, 1000 centrifugadoras corresponden a aproximadamente seis cascadas y representan más del diez por ciento del número máximo de centrifugadoras instaladas en la FEP.

El informe de salvaguardias de la OIEA del 18 de febrero de 2010 sobre Irán indica que las centrifugadoras en 11 de las 18 cascadas en el módulo A26 se desconectaron, y estas cascadas, por implicación, ya no estaban al vacío. Un módulo contenía un total de 2.952 centrífugas IR-1 en 18 cascadas, estas 11 cascadas contenían 1.804 centrífugas IR-1. Se siguieron alimentando seis cascadas del módulo A26 con hexafluoruro de uranio. Todas las cascadas del módulo A24, excepto una, siguieron figurando como enriquecimiento de uranio. Además, las cascadas en el módulo A28 no estaban al vacío ni se alimentaban con hexafluoruro de uranio, sino que se estaban retirando las centrifugadoras en dos cascadas.

Por el contrario, el informe de salvaguardias anterior, de fecha 16 de noviembre de 2009, reflejó el aumento constante en el número de centrifugadoras instaladas en la FEP, alcanzando un pico de 8.692 centrifugadoras IR-1 (ver figura 1). Sin embargo, durante varios meses, la FEP había experimentado problemas operativos que redujeron el número de centrifugadoras que enriquecían uranio, pero esto no impidió que Irán siguiera instalando centrifugadoras en el módulo A28.

El impacto más notable fue en el módulo A26, que fue el segundo módulo instalado en la FEP, siendo A24 el primero. La instalación de las cascadas de centrifugado en A26 estaba en marcha a principios de 2008. La puesta en servicio procedió bien y en junio de 2009, 12 cascadas se estaban enriqueciendo y otras seis estaban al vacío. Luego, en agosto de 2009, había dos cascadas menos alimentadas con hexafluoruro de uranio y dos más al vacío pero sin enriquecimiento. En noviembre de 2009, el número de enriquecimiento había disminuido aún más a seis cascadas, con 12 cascadas al vacío. Es probable que algún tipo de problema explicara la disminución del número de personas que se alimentaban con uranio. En algún momento entre noviembre de 2009 y finales de enero de 2010, el módulo A26 sufrió un problema importante con al menos 11 cascadas directamente afectadas.

Las cascadas que se alimentan con uranio también pueden haber sufrido roturas excesivas y dificultades operativas. El FEP está diseñado para permitir el reemplazo rápido de centrífugas rotas, ya que la centrífuga IR-1 se rompe con relativa frecuencia en operaciones normales. Funcionarios cercanos al OIEA han declarado que las tasas de fallas pueden ascender al diez por ciento anual. Es posible que las cascadas de enriquecimiento en A26 y tal vez A24 experimentaran interrupciones, pero los operadores de la planta dieron prioridad a reemplazar las centrifugadoras rotas en estas cascadas rápidamente y continuaron alimentando estas cascadas con hexafluoruro de uranio.

Cualquier efecto se camufla ya que la tasa de producción de uranio poco enriquecido (LEU) aumentó significativamente durante el período de tres meses entre noviembre de 2009 y febrero de 2010. Esta ganancia se mantuvo en los meses posteriores (ver figura 2). Sin embargo, esta tasa está muy por debajo de lo que las centrífugas IR-1 fueron diseñadas para lograr. Por lo tanto, es posible que Irán no haya logrado sus niveles de producción de LEU esperados.

Razones tradicionales de los problemas de las centrífugas

Las centrifugadoras de Irán, en particular las instaladas en el módulo A26, podrían haber sufrido un problema sistémico en la fabricación de componentes o el montaje de centrifugadoras, lo que provocó roturas a gran escala a finales de 2009 o principios de 2010. Una sugerencia es que el módulo A26 está lleno de centrifugadoras que no funcionaban correctamente. fabricados o ensamblados, haciéndolos vulnerables a choques, que finalmente se produjeron a gran escala. Sería inusual, aunque no imposible, que el segundo módulo estuviera compuesto por centrifugadoras peor fabricadas que las del primer módulo, A24, que ha funcionado relativamente bien. Este puede ser el caso, pero esto no explica por qué las centrifugadoras A26 tardaron tanto en fallar.

Otra posibilidad es que, contrariamente a las declaraciones iraníes, el módulo A26 fue el primero que Irán construyó a partir de componentes de centrífuga fabricados en el país, y al menos algunas de estas partes sufrieron fallas graves. Aunque Irán le dijo a la AIEA que fabricó las centrifugadoras en A24, es concebible que la red Khan proporcionara muchas más centrifugadoras que las centrifugadoras 500 P1, renombradas como IR-1, reconocidas tanto por Pakistán como por Irán. Sin embargo, no hay evidencia de tal transferencia, lo que implicaría la provisión de hasta 2.500 centrífugas P1 más, ya que el módulo A24 tiene capacidad para casi 3.000 centrifugadoras.

Enlace de Stuxnet a las centrífugas IR-1

Dadas las preguntas sobre explicaciones más tradicionales de los problemas en el módulo A26, es natural considerar si Stuxnet afectó el rendimiento de este módulo. Symantec ha identificado al menos dos secuencias de infección distintas en Stuxnet que podrían destruir las centrifugadoras. 6 Estas dos secuencias, denominadas A y B por Symantec, son de naturaleza similar pero difieren según el tipo y número de convertidores de frecuencia, uno de los cuales es fabricado por la empresa iraní Fararo Paya y el otro por la empresa finlandesa Vacon. En las cascadas de centrífugas, los convertidores de frecuencia accionan motores centrífugos individuales y controlan con precisión la velocidad de rotación de un rotor.

Sin embargo, ISIS no pudo encontrar ninguna confirmación de que la FEP tenga este tipo de convertidores de frecuencia. Los tipos de convertidores de frecuencia utilizados en el FEP no se analizan en los informes de salvaguardias del OIEA. Además, según funcionarios cercanos a la AIEA, aunque Irán declaró gran parte de su equipo relacionado con centrifugadoras en la FEP a mediados de la década de 2000, no declaró la fuente o los tipos de convertidores de frecuencia utilizados allí. El OIEA desconoce los exactos utilizados en la FEP, según estos funcionarios. Si Stuxnet apuntaba a la FEP, sus autores habrían utilizado información que no estaba disponible para el OIEA.

En el código Stuxnet, hay dos enlaces específicos a la centrífuga IR-1. En una subsecuencia de la secuencia de infección A de Stuxnet, la frecuencia nominal del motor aparece como 1064 Hz. 7 En esta misma subsecuencia, después de ordenar una reducción en la frecuencia, Stuxnet devuelve la frecuencia a este valor nominal de 1.064 Hz. Según un alto funcionario cercano al OIEA, la frecuencia nominal del IR-1 es de 1065 Hz, lo que corresponde a una velocidad de la pared de la centrífuga IR-1 de 334 metros por segundo. Un funcionario de un gobierno que sigue de cerca el programa de centrifugado de Irán declaró en una entrevista a mediados de 2008 con el personal de ISIS que la frecuencia nominal de la centrifugadora IR-1 es de 1064 Hz. Señaló que Irán mantuvo la frecuencia real más baja en un esfuerzo por reducir la cantidad de centrifugadoras que rompen. Un funcionario cercano a la AIEA dijo que Irán a menudo hace funcionar sus centrifugadoras a 1007 Hz, o una velocidad de pared de 316 metros por segundo. Esta entrevista de 2008, antes de que se cree que Stuxnet se introdujo en Irán, confirma que incluso sin el efecto del malware, las centrifugadoras de Irán experimentaron una cantidad inusual de roturas y que la rotura fue sensible a la frecuencia de rotación de la centrífuga.

Otro vínculo entre la centrífuga IR-1 y Stuxnet es la frecuencia máxima enumerada en una de las secuencias de ataque. Stuxnet ordena un aumento en la frecuencia hasta un máximo de 1410 Hz. Para el rotor de centrífuga IR-1, esta frecuencia corresponde a una velocidad de pared tangencial de 443 metros por segundo, muy cercana a la velocidad máxima que el rotor de aluminio giratorio IR-1 puede soportar mecánicamente. El tubo del rotor de la centrífuga IR-1 está hecho de aluminio de alta resistencia y tiene una velocidad tangencial máxima de aproximadamente 440-450 metros por segundo, o 1.400-1.432 Hz, respectivamente. 8 Como resultado, si la frecuencia del rotor aumentara a 1410 Hz, el rotor probablemente saldría volando cuando la velocidad tangencial del rotor alcanzara ese nivel.

Ambigüedad sobre las secuencias de ataque de Stuxnet

Los objetivos específicos de los ataques de Stuxnet no se comprenden completamente. Asimismo, se sabe muy poco sobre la progresión real de cada ataque y las contramedidas de la FEP ante un ataque. Pero Stuxnet, como mínimo, parece tener la intención de interrumpir las operaciones y aumentar el número de centrifugadoras que fallan mientras disimula cuidadosamente la presencia del malware del operador. Con ese fin, cada secuencia de ataque envía comandos para apagar los controles de seguridad y advertencia de los convertidores de frecuencia destinados a alertar a los operadores sobre la aceleración o la desaceleración.

Cada ataque podría destruir un gran número de centrifugadoras. Destacado en el código es el término "DEADFOO7", que podría significar pie muerto, un adagio de la aviación utilizado para denotar un motor muerto.

Basado en el desciframiento de Symantec de la secuencia de infección A, que es el ataque que involucra una preponderancia de convertidores de frecuencia finlandeses, Stuxnet puede destruir centrifugadoras. 9 En la secuencia A, hay dos ataques específicos que están separados por aproximadamente un mes. 10 La primera, llamada secuencia uno, aumentaría la velocidad de la centrífuga hasta una frecuencia de 1410 Hz durante un ataque de 15 minutos, antes de que el malware devuelva el sistema de control al funcionamiento normal. Después de esperar unos 27 días, Stuxnet lanzaría la secuencia de ataque dos. La primera parte de este ataque bajaría la frecuencia hacia 2 Hz y duraría 50 minutos. La segunda parte elevaría la frecuencia de nuevo a la frecuencia nominal de 1.064 Hz. Después de otros 27 días, la primera secuencia de ataque comenzaría de nuevo, seguida de la secuencia dos 27 días después de eso. 11

Sin embargo, los efectos de Stuxnet también pueden ser más sutiles, interrumpiendo las operaciones sin destruir todas las centrifugadoras de la planta. Por ejemplo, el tiempo para un ataque es limitado. Durante el ataque de quince minutos que eleva la frecuencia a 1.410 Hz, es posible que el motor (o la centrífuga) no alcance esa frecuencia máxima que garantizaría su destrucción. El ataque parece terminar antes de que se obtenga este máximo, aunque las velocidades alcanzadas son tan grandes que la destrucción puede estar garantizada en cualquier caso. 12 En el ataque que reduce la frecuencia a un mínimo de 2 Hz, el tiempo de desaceleración puede ser tan largo que la frecuencia puede reducirse en menos de 200 Hz antes de que finalice el ataque. Además, la FEP puede tener sistemas de control que actúen independientemente del malware Stuxnet para proteger las centrifugadoras.

Durante un ataque, Stuxnet toma el control de una unidad central de procesamiento (CPU) de Siemens específica, pero ampliamente poseída, que también debe estar conectada a un procesador de comunicaciones particular que a su vez controla los convertidores de frecuencia. Irán obtuvo este tipo general de CPU Siemens en 2002 o 2003, y la AIEA estableció que Irán probablemente desvió estos controladores a su programa nuclear. Posteriormente, Siemens dejó de vender sus controladores a Irán. Si Irán obtuvo más, lo hizo a través de operaciones de contrabando o comercio ilícito. Aunque Irán podría haber tenido éxito en la adquisición ilícita de este equipo de control después de 2003, sería menos probable que revele tales compras al OIEA, que inspecciona periódicamente la FEP. Irán nunca ha permitido que la AIEA vea el equipo de control de la FEP con suficiente detalle para conocer el tipo exacto de controladores utilizados, según un funcionario cercano a la AIEA. Si el objetivo de Stuxnet fuera el FEP, sus autores aparentemente habrían sabido que esta CPU de Siemens y los módulos de comunicaciones asociados controlaban los convertidores de frecuencia de la planta.

Una pregunta importante es si las CPU de Siemens específicas controlan todas las operaciones del módulo. En particular, no está claro si Stuxnet toma el control de los sistemas de control de todo el módulo o solo de una parte de ellos. Otros sistemas de control pueden impedir que Stuxnet destruya las centrifugadoras durante una secuencia de ataque. Por ejemplo, si un conjunto de rotor de centrífuga se agota con el hexafluoruro de uranio en su interior, el rotor podría desequilibrarse y "estrellarse" o romperse. Como resultado, en caso de mal funcionamiento, los sistemas de seguridad están diseñados para vaciar rápidamente las centrífugas de hexafluoruro de uranio. 13 Symantec declaró en un comentario a ISIS que sus investigadores no encontraron ningún código en Stuxnet que pudiera bloquear el vertido de hexafluoruro de uranio de las centrifugadoras. Por lo tanto, no está claro si los sistemas de seguridad independientes del sistema de control al que apunta Stuxnet intervendrían para salvar las centrifugadoras o reducir el número de destruidas. En este caso, las operaciones de la FEP se interrumpirían y probablemente se ralentizarían.

¿Fue atacado el módulo A24?

Si bien la rotura en el módulo A26 puede indicar que Stuxnet afectó sus centrifugadoras, este malware también puede haber atacado el módulo A24. Los efectos pueden no haber sido evidentes si Irán reemplazó rápidamente cualquier centrifugadora rota. Sin embargo, la falta del módulo A24 de cualquier daño obvio y generalizado también podría significar que su sistema de control no estaba infectado. Puede utilizar unidades de control que no figuran como objetivos en Stuxnet. Alternativamente, sus cascadas podrían no usar suficientes de ciertos tipos de convertidores de frecuencia para desencadenar un ataque de Stuxnet. Antes de lanzar un ataque, el malware busca un número suficiente de convertidores de frecuencia Fararo Paya y Vacon. 14

De hecho, Irán obtuvo convertidores de frecuencia de una variedad de proveedores extranjeros, incluidas empresas alemanas y turcas. Algunos convertidores de frecuencia turcos en uso en la planta de centrifugado piloto de Natanz supuestamente sufrieron sabotajes por parte de un servicio de inteligencia extranjero, aunque el daño fue limitado. 15 Irán ha dependido de sus redes de contrabando para obtener ilícitamente productos relacionados con las centrifugadoras. En su afán de adquirir este componente, ha cambiado de proveedor varias veces. Por lo tanto, la FEP puede tener un gran número de estos convertidores de frecuencia, cuya presencia podría en efecto suprimir un ataque Stuxnet. Además, durante un ataque, no se puede ordenar a este tipo de convertidor de frecuencia que cambie sus frecuencias.

Impacto posterior al evento

El presidente Ahmadinejad dijo que los expertos iraníes descubrieron el ciberataque y tomaron medidas para evitar que tuviera un impacto o que se repitiera. 16 Sin embargo, no está claro cuándo se enteró Irán de que la FEP podría estar bajo un ataque cibernético, y si sus computadoras y sistemas de control en Natanz ahora están libres de Stuxnet. Los expertos cibernéticos occidentales se muestran escépticos de que el programa de centrifugado de Irán esté libre de Stuxnet. 17

Los datos de los informes del OIEA muestran que, en agosto de 2010, el número de cascadas al vacío en el módulo A26 aún no había vuelto a los niveles de noviembre de 2009. Seis cascadas todavía no estaban al vacío ni estaban siendo alimentadas con hexafluoruro de uranio. Los datos sobre módulos específicos no se incluyen en el informe de salvaguardias del OIEA de noviembre de 2010. Este informe indica que Irán ha aumentado el número de centrifugadoras que se alimentan con hexafluoruro de uranio en aproximadamente 1.000, pero no indica si estas centrifugadoras están en el módulo A26 o A28.

Después de febrero de 2010, la tasa de producción de LEU se mantuvo estable durante muchos meses, aunque todavía muy por debajo de los niveles óptimos. Sin embargo, Irán alimentó proporcionalmente más hexafluoruro de uranio en sus cascadas para obtener esta producción de LEU (ver figura 3). La cantidad de alimentación de hexafluoruro de uranio proporcional a la producción de LEU aumentó entre la fecha del informe de febrero de 2010 y el informe de agosto de 2010, en comparación con tres meses hasta febrero de 2010. Esto podría indicar que las centrifugadoras de Irán no se enriquecieron de manera eficiente durante este período prolongado. Se desconoce si esto se debe a Stuxnet.

A mediados de noviembre de 2010, Irán detuvo temporalmente el enriquecimiento en la FEP luego de fluctuaciones generalizadas en las operaciones de centrifugación. No dio ninguna razón para esta acción inusual. ¿Fue necesario este cierre debido al daño de Stuxnet, o fue un intento de Irán de purgar Stuxnet de la FEP? Esto último sería sin duda una prioridad iraní.

Conclusión

Aunque Stuxnet es una explicación razonable del aparente daño al módulo A26, quedan dudas sobre esta conclusión. Los ataques parecen diseñados para forzar un cambio en la velocidad del rotor de la centrífuga, primero aumentando la velocidad y luego disminuyéndola, probablemente con la intención de inducir vibraciones excesivas o distorsiones que destruirían la centrífuga. Pero aún se desconocen partes de las secuencias de ataque y las posibles respuestas del sistema de control FEP. Estas respuestas podrían actuar durante el ataque para reducir la magnitud del cambio de frecuencia o actuar de otra manera para proteger las centrifugadoras. Una prioridad es caracterizar mejor las secuencias de ataque de Stuxnet y determinar los objetivos de Stuxnet en una planta centrífuga. Si su objetivo era destruir rápidamente todas las centrifugadoras de la FEP, Stuxnet fracasó. Pero si el objetivo era destruir un número más limitado de centrifugadoras y retrasar el progreso de Irán en la operación de la FEP, al tiempo que dificultaba la detección, es posible que haya tenido éxito, al menos temporalmente.

Una preocupación final

Durante muchos años, los gobiernos han buscado métodos para interrumpir la capacidad de Irán de adquirir bienes ilegalmente en el extranjero para sus programas nucleares, en particular su programa de centrifugación de gas. Estas actividades de interrupción, abiertas y encubiertas, han tenido un efecto significativo en la desaceleración del programa de centrifugado de Irán, al tiempo que han causado daños colaterales mínimos. En contraste con los ataques militares abiertos, existe un llamamiento a los ataques cibernéticos dirigidos a una planta de centrifugado construida con equipo extranjero obtenido ilegalmente y que opera en desafío a las resoluciones del Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas. Sin embargo, Stuxnet parece haberse extendido involuntariamente y mucho más allá de sus objetivos. Parte de la razón está en el diseño de Stuxnet, que necesita propagarse para aumentar sus posibilidades de infectar un sistema de control industrial a través de una unidad extraíble utilizada con una computadora infectada. Es importante que los gobiernos aborden la cuestión de si el uso de una herramienta como Stuxnet podría abrir la puerta a futuros riesgos de seguridad nacional o afectar de manera adversa e involuntaria a los aliados de EE. UU. Los países hostiles a Estados Unidos pueden sentirse justificados para lanzar sus propios ataques contra instalaciones estadounidenses, quizás incluso utilizando un código Stuxnet modificado. Tal ataque podría cerrar grandes porciones de redes eléctricas nacionales u otra infraestructura crítica utilizando malware diseñado para atacar componentes críticos dentro de un sistema importante, causando una emergencia nacional.

Figura 1: Operación e instalación de la centrífuga en Natanz

Figura 2: Producción de LEU en Natanz

Figura 3: Tendencias operativas en Natanz


¿Son las centrífugas de vacío las mismas que las centrífugas normales? - biología

La centrífuga es un laboratorio para el estudio de la biología gravitacional. Se utiliza para investigar de forma precisa y cuantitativa cómo la microgravedad afecta a las muestras biológicas. El objetivo de este proyecto de desarrollo es probar y demostrar la operatividad para manipular muestras biológicas en un entorno espacial tripulado, la tecnología para una gran carga útil giratoria y la integración de cargas útiles en un módulo.

Contornos de LSG / CR / CAM

Guantera de ciencias biológicas (LSG)
El LSG proporciona un entorno cerrado (volumen de trabajo) en el que las muestras biológicas y los productos químicos se aíslan del entorno presurizado del módulo y los miembros de la tripulación pueden manipular esas muestras con guantes. El LSG es el equipo de experimentos biológicos más grande (500 litros) utilizado en órbita hasta la fecha y puede albergar dos hábitats. Dos miembros de la tripulación pueden realizar procedimientos científicos al mismo tiempo, como diseccionar animales pequeños y sembrar y cosechar plantas.

Fecha de lanzamientoSeptiembre de 2004 (Utilization Flight 3: UF-3)
LocalizaciónUSLab y CAM
MasaMenos de 680 kg
VolumenUn tamaño de rack ISPR (configuración de lanzamiento)
Período operativo10 años en órbita
Habitat
Max. masa:116 kg
Dimensiones:W48XH71XD61 (cm)
W19XH28XD24 (pulgadas)
Número máximo:2
Operabilidad de la tripulaciónDos tripulantes pueden trabajar al mismo tiempo.
Volumen de trabajo
Volumen:0,5 m 3
Temperatura:18-27 grados centígrados (precisión:
Menos de 1 centígrado)
EquipoAspiradora
Monitor de video
Cámara de video (2)
Iluminación


Rotor de centrífuga (CR)
El CR es el equipo más grande (2,5 m de diámetro) para experimentos gravitacionales. Proporciona un entorno de gravedad simulado y seleccionable desde 0,01 g hasta 2,00 g (incrementos de 0,01 g) para muestras biológicas en ISS. Los animales pequeños y las plantas también podrían usarse en experimentos con el CR, y se esperan avances significativos para esos experimentos gravitacionales.
Fecha de lanzamientoAbril de 2006 (Utilization Flight 7: UF-7)
LocalizaciónLEVA
MasaMenos de 1875 kg
DimensiónRadio de rotación 1,25 m
Período operativo10 años en órbita
Habitat
Max. masa:87 kg
Dimensiones:W19XH24.4XD24 (pulgadas)
W48XH62XD61 (cm)
Número máximo:8
Resumen de la misiónCR proporciona a los especímenes biológicos un entorno gravitacional simulado mediante la rotación de hábitats.
Funcionalidad del rotor
Gravedad artificial:0.01-2.00g (incrementos de 0.01g)
Aceleración de giro:5min.-1 hora

Módulo de alojamiento de centrífuga (CAM)
El CAM es un módulo presurizado que se utiliza específicamente para la investigación en ciencias de la vida. Está equipado con LSG, CR, rejillas de sujeción de hábitat, una rejilla para congelador y rejillas para almacenamiento.
Fecha de lanzamientoAbril de 2006 (Utilization Flight 7: UF-7)
Masa10 toneladas
EscalaRadio exterior: 4,4 m, longitud: 8,98 m
Energia electrica6.25kw x 2 cuerdas, 120Vdc
Período operativo10 años en órbita
Numero de racks14 rejillas (excluyendo CR)
Racks del sistemaComponentes del sistema instalados en la pared del módulo
Rejillas para estiba10 rejillas
Otros racksHabitat Holding Rack (2), Rack para congelador (1), Rack LSG (1), CR (volumen de 4 racks)

La principal misión de la centrífuga es cuantitativamente
investigar cómo la gravedad afecta a la hematología, inmunología, neurociencia, fisiología vegetal, radiobiología, etc. Algunos de los experimentos sobre biología gravitacional actualmente planificados son

  • Evaluación de la cinemática de la orientación de las plantas en microgravedad y respuesta a la gravedad artificial
  • Efecto de la microgravedad sobre el crecimiento esquelético, la madurez y el metabolismo del calcio
  • Examination of the effect of microgravity on blood and bone marrow colony forming cells
  • Muscle loss in rats in microgravity
  • Role of gravity in lignification and silicification
  • Role of gravity in secondary metabolite production

The LSG development explores techniques for isolating biological specimens from the crew, biological compatibility, and crew operability in a pressurized module. Several functions are to be provided, such as providing electrical power and air for biospecimens, to accumulate and transfer data signals and video signals both for crew members on orbit and researchers on Earth to monitor the status of the specimens.

The CR development involves the challenge of "Slip Ring Technology" that bridges the rotating portion and the static portion of the CR. It supplies air, liquid and power to the rotating portion of the CR and receives video signals from the rotating portion to the static portion. It also involves "Active Balancing Technology," to maintain stable rotation even with the jittering habitats with active specimens. It also involves "Precision Vibration Isolation Technology" to prevent the CR rotation from disturbing the overall ISS micro-gravity environment. With all those state-of-the-art technologies, the CR still manages to control the centrifugal acceleration with a 0.01g resolution.

The CAM development integrates the large-scale biological experiment equipment with hardware commonly used in ISS, by utilizing and enhancing the integration technology derived from the Kibo development.


Centrifuge: Introduction, Types, Uses and Other Details (With Diagram)

A centrifuge is a device for separating particles from a solution according to their size, shape, density, viscosity of the medium and rotor speed.

In a solution, particles whose density is higher than that of the solvent sink (sediment), and particles that are lighter than it float to the top. The greater the difference in density, the faster they move. If there is no difference in density (isopycnic conditions), the particles stay steady.

To take advantage of even tiny differences in density to sepa­rate various particles in a solution, gravity can be replaced with the much more powerful “centrifu­gal force” provided by a centrifuge. This technique plays crucial role in biochemistry or biotechno­logy as it is non-dispensable part of one or the other step in every method involved in biological study right from the separation of cell organelles to complex experiments involving separation of sub-cellular fractions.

Types of Centrifuges and their Uses:

There are four major types of centrifuges. They are:

1. Small Bench Centrifuges:

They are used to collect small amount of material that rap­idly sediment like yeast cells, erythrocytes etc. They have maxi­mum relative centrifugal field of 3000-7000 g.

2. Large Capacity Refrigerated Centrifuges:

They have refrigerated rotor chamber and have capacity to change rotor chambers for varying size. They can go up to maximum of 6500 g and use to sediment or collect the substances that sediment rapidly like erythrocytes, yeast cell, nuclei and chloroplast.

3. High Speed Refrigerated Centrifuges:

They can generate speed of about 60000g and are used to collect micro-organism, cellular debris, larger cellular organelles and proteins precipitated by ammonium sulphate.

4. Ultra Centrifuges:

(a) Preparative ultracentrifuge:

It can produce relative centrifugal force of about 600000g and its chamber is refriger­ated, sealed and evacuated. It is employed for separation of macromolecules/ligand binding kinetic studies, separation of various lipoprotein fractions from plasma and deprotonisation of physiological fluids for amino acid ananlysis.

(b) Analytical ultracentrifuge:

It is capable of operating at 500000 g. Three kinds of optical systems are available in analytical ultracentrifuges: a light absorption system, and the alternative Schlieren system and Rayleigh interferometric system, both of which detect changes in the refractive index of the solution.

Design and Types of Rotors:

1. Swinging Bucket Rotors:

The swinging bucket rotor has buckets that start off in a vertical position but during acceleration of the rotor swing out to a horizontal position so that during centrifugation the tube and hence the solution in the tube, is aligned perpendicular to the axis of rotation and parallel to the applied centrifugal field, the tube returning to its original position during deceleration of the rotor.

2. Fixed Angle Rotors:

In fixed angles the tubes are located in holes in the rotor body set at a fixed an­gle between 14° and 40° to the vertical. Under the influence of centrifugal field, particles move radially outward and have only a short distance to travel before col­liding with, and precipitating on, the outer wall of the centrifuge tube. A region of high concentration is formed that has a density greater than surrounding medium, with the result that the precipitate sinks and collects as a small compact pellet at the outermost point of the tube.

3. Vertical Tube Rotors:

They are considered as zero angle fixed angle rotors in which the tubes are aligned vertically in the body of the rotors at all times.

4. Zonal Rotors:

The zonal rotors may be of the batch or continuous flow type. The former being more extensively used than the latter, and are designed to minimize the wall effect that is encountered in swinging- bucket and fixed angle rotors, and to increase sample size.

5. Elutriator Rotors:

The elutriator is a kind of continuous flow rotor that contains recesses to hold a single conical shaped separation chamber, the apex of which points away from the axis of rotation, and a bypass chamber on the opposite side of the rotor that serves as a counter balance and to provide the fluid outlet.

Care of Rotors:

The protective anodized coating on aluminium rotor is very thin and does not provide a high degree of protection against corrosion thus rotors should always be handled with care to prevent scratching. Rotors should always be thoroughly washed preferably with de-ionised water and since moisture is a potential source of corrosion, they should be allowed to dry upside down in a warm atmosphere they should then be stored in a clean, dry environment. Rotors’ outer surface only can be given a protective coat of lanolin or silicone polish.

Swinging-bucket rotors, however, should never be completely immersed in water as the bucket hanging system is difficult to dry. Titanium rotors are essentially resistant to corrosion. To prevent possible damage to the drive shaft of the centrifuge due to vibration caused by rotor imbalance, sample loads should be balanced within the limits specified by the manufacturer. Swinging-bucket rotors should not be run with any bucket or caps removed or individual rotor buckets interchanged as they form integral part of the balance of the rotor.

During acceleration and deceleration of the rotor, cyclic stretching and relaxing of metal can cause metal fatigue, leading to eventual failure of rotor. To avoid overstressing the rotor and to ensure its continued safe operation, an accurate record should be kept of its total usage, i.e, number of runs (at any speed) and time of each run so that rotor can either be de-rated after a certain number of runs or replaced after a set period of time as specified by manufacturer.

Sample Containers:

Centrifuge tubes and bottles are available in different range of sizes, thickness and rigidity from different variety of materials including glass, cellulose, esters, polyallomer, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, kynar, nylon and stainless steel. The type of container used will depend upon nature and volume of sample to be centrifuged along with centrifugal forces to be withstood.

Glass centrifuge tubes are suitable only for centrifugation at low speeds as they disintegrate at higher centrifugal fields. Thin walled tubes may be used in swinging bucket rotors because the tube is protected by the surrounding bucket however, thick walled tubes are required with fixed angle and vertical tube rotors. The centrifuge tubes should be filled to accurate level and need to cap the tube or bottle depends upon the speed and type of the container used.

Major precautionary measures in selection of a tube (plastic) material:

3. Sealing mechanism (if needed)

4. Check product guide pages or tube packaging for notes on recommended sample vol­ume and maximum speed.

5. Always run thin-walled, sealed tubes full in a fixed angle or vertical rotor. Autoclave tubes only if absolutely necessary and only at 121°C for 15 min.

6. Avoid cleaning plastic tubes in automated dishwashers or glassware washers, which may produce excessively hot temperatures.

7. Tube must be carefully matched with rotor type to prevent sample loss and/or failure as illustrated in Table below.

8. To prolong tube life and avoid breakage or collapse:

Precautionary Measures with Centrifuges:

Centrifuges are extremely dangerous instruments if not properly maintained and correctly used. It is, therefore, always advisable that one must read and understand the operating manual for particu­lar centrifuge.

Manufacturers of centrifuges should ensure effective lid locks. Access to the rotor chamber of centrifuges should always be avoided when spin is in progress. Centrifuges should have imbalance detectors, over speed detectors and devices and ability to contain any failure of rotor.

To prevent possible physical injury when rotors are filled and emptied, care must be taken to ensure that the moving rotor is not touched and that long hair and loose clothing (e.g., Ties) do not get caught in any rotating part. This is especially important with older centrifuges where lid can be opened before the rotor has stopped rotating.

It is important when is centrifuging hazardous materials like patho­genic microorganisms, infectious viruses, carcinogenic, corrosive or toxic chemicals, radioactive materials), especially in low speed non-refrigerated centrifuges in which rotor temperature is con­trolled by air-flow through the rotor bowl , samples should be kept in air-tight, leak-proof con­tainers. This is to prevent aerosol formations arising from accidental spillage of sample which would contaminate the rotor, centrifuge and possibly the whole laboratory.


Centrifuge Rotor Types: Swinging Bucket vs. Fixed Angle

Centrifugation is one of the most widely used laboratory techniques for the separation of materials in the fields of biochemistry, molecular biology, medicine, food sciences and industry. It&rsquos all about gravity and mass: particles in a heterogeneous solution will, given enough time, separate based on their size and density. Smaller, less-dense particles may also migrate down, but not always some particles will never settle, but remain suspended in solution. Centrifuges force this process along much more quickly and efficiently. Its uses have proven to be so powerful and wide-spread across the sciences that centrifuges have been a common piece of laboratory equipment since the late 19th century.

Centrifuge tube, showing separation.

Centrifugation utilizes the application of centripetal force to drive the separation of a heterogeneous solution into supernatant and pellet. The modern centrifuge amplifies the force of gravity by spinning solutions at a high rate of speed to increase the rate of sedimentation. During this process, materials with a high particle density will sediment towards the axis of centrifugation (down the tube), while materials with a lower particle density will sediment away from the axis of centrifugation. For example, bacterial cells in suspension have a high particle density and will tend to settle to the bottom.

A process that would normally take hours or days under the force of normal gravity (1 g) can be shortened to only minutes when a force of 10,000 g is applied with a relatively inexpensive and easy-to-use piece of equipment. It is common to hear about revolutions-per-minute (RPM) the more times it turns, the faster the speed and greater the energy being applied. Relative centrifugal force (RCF) is another way of expressing the gravitational force (g-force), or the turning of the rotor. Thus, it&rsquos clear to see how this simple device can allow researchers to easily separate tissues, cells, organelles, and macromolecules for further investigation.

Swing-Bucket centrifuge rotor from Thermo Scientific.

The centrifuge is composed of a rotor, which is used to house the tubes where separation occurs. There are two main types of centrifuge rotors: fixed-angle or swinging bucket. Fixed-angle rotors hold tubes at a stable angle (typically 45°) relative to the axis of rotation. A swinging-bucket rotor swings out when centripetal force is applied and holds the cells at an approximate 90° angle relative to the angle of rotation. Recall that more dense materials will separate towards the angle of the centripetal force. Therefore in swinging-bucket rotors, the pelleted material will form at the bottom of the conical centrifuge tube, while tubes processed in a fixed-angle rotor will form sedimentation on the side. This could be problematic if the solids get caught in the angle of the tube.

Thermo Scientific Fixed-Angle centrifuge rotor.

All things being equal, the fact that swinging-bucket rotors offer a superior sedimentation location makes them the obvious choice for centrifuging samples however, fixed-angle rotors offer valuable features that often make them a more desirable choice. ¿Qué son? First, due to their simple and efficient tube spacing, fixed-angle rotors can hold a greater quantity of tubes compared to its swinging-bucket counterpart, making it more practical for high-throughput applications. Next, as a result of the rigid design of the metal alloy material, fixed rotors can withstand much higher gravitational forces, which is necessary when separating biological macromolecules such as RNA, DNA and protein.

Regardless of your application and rotor design, centrifugation is a powerful tool for separation of micro- and macro-molecules in solutions. Centrifuges of all types and sizes are used every day for biological analysis in forensic investigations (such as separating and studying blood and urine), pharmaceutical development (characterizing macromolecules), food purity (like removing fat from milk), and wastewater management (separating &ldquosludge&rdquo and heavy metals from water).


Part 6: How do you maintain a centrifuge?

Centrifuge care and maintenance

A few simple steps can keep a centrifuge functioning properly and reduce the risk of damage or injury.

  • Keep the centrifuge properly lubricated. O-rings are the main source of protection against sample leakage, and must be lubricated prior to installation of a new rotor or following cleaning. Any threaded components should also be cleaned regularly and lubricated with an approved grease to ensure proper operation and to prevent cross-threading and corrosion.
  • Ensure all users are aware of how to properly operate the centrifuge, including ensuring buckets are properly seated in their pins, balancing tubes in the rotor, operating rotors within stated guidelines for speed and maximum compartment mass, and avoiding scratching the rotor.
  • Inspect critical components, and look for signs of wear including scratches, or effects of chemical exposure on the rotor.
  • Pay close attention to noise, vibration, shaking, or grinding and stop the unit immediately if this occurs.

Centrifuge cleaning

Regularly clean the centrifuge with neutral cleaning solutions (alcohol or alcohol-based disinfectant) applied with a soft cloth to rotors and accessories. Daily cleaning should include the interior portion of the centrifuge, the rotor chamber, and surfaces with electronic components, such as touchscreens and keypads.

It is important to be aware of the different types of samples used with the centrifuge and any specific products or protocols necessary for cleaning spills.


Chapter One

1.0 Introducción

A laboratory centrifuge is a piece of equipment generally driven by an electric motor and some older ones usually spun with hand, that puts an object in a rotation around a fixed axis, applying a force perpendicular to the axis. It spun liquid samples at a high speed and thus creates a strong centripetal force causing the denser materials to travel towards the bottom of the centrifuge tube more rapidly that they would under the force of normal gravity. By the same token, lighter objects will tend to move to the top of the tube. The major distinguishing features between centrifuge types are speed and capacity. In a typical laboratory, there exists three different sizes of centrifuges. The smallest are the microfuge centrifuges.

These are made or spinning 1 to 2ml plastic centrifuge tubes at sped up to 12 or 13 thousand rounds per minutes. They have very small, light rotors in them (the rotor is the part of the centrifuge that contains the holes for the sample tubes) which speed up and slow down rapidly. They are convenient for low to medium speed centrifugation of small quantities of materials.

The next common size centrifuge is the large super speed centrifuge that have up to about 20,000 rmp and can take tubes of various sizes, depending on the rotors (the larger the rotor, the slower the maximum speed). Finally, the third size is an ultracentrifuge speeds up to 70,000 rmp are available on typical modern versions. Its size of tube and maximum speed vary from rotor to rotor.

Before centrifuging, the sample is a tube, a mixture of solutions of differing specific gravities with no clear separation. This makes it impossible to determine how much of each solution is present. After spinning, the samples in a centrifuge, the different solutions in the sample are separated into layers with the heaviest at the bottom of the tube. The quality of each solution can now be readily determined.

Types Of Laboratory Centrifuge

Micro Centrifuge:

They are usually used to spin micro tubes e.g. 1.5/2.0ml, 0.5ml, 0.4ml, and 0.2ml tubes. They have fixed angle rotors (i.e. holes for sample tubes) and have speed up to around 15,00rpm. The rotors can accommodate up to 30 x 1.5ml/2.0ml tubes with the most common being 24 x 1.5/2.0ml tubes rotor.

Refrigerated Microcentrifuge:

They have a cooling system with adjustable temperature in the range – 10oC to +40oC and are usually run at 4oC.

Mini Microcentrifuge:

They usually have a fixed speed (around 600rpm/200xg) and integral rotor for 0.2/2.0ml tubes with adaptors for 0.5ml, 0.4ml and 0.2ml tubes or adaptor to hold 2 times stripes of 8 x 0.2ml tubes. Another model can hold 2 times micro array sides for removing excess liquid.

Benchtop Centrifuges:

They are designed for use on benchtop as opposed to ultra laboratory centrifuges which have to be floor standing. Some benchtop centrifuges are capable of fairly high speed and ref as well as large total sample volumes.

Haematocrit Centrifuge:

They are specially designed for blood sedimentation tests in haematology laboratories, etc and have a rotor specially designed to hold narrow bore micro haemotocrit tubes. The rotor can have a built-in reading for the sedimentation or a separate card can be used to measure the results.

Cytospin Centrifuge:

They are specifically used in cytology laboratory and have special holes for sample tubes and sample holders.

Ultracentrifuges:

They are designed as very high speed (rpm and rcf) centrifuges which have to be floor monitored. They are very expensive and have very expensive holes for sample tubes.

Centrifugal Evaporators:

They are designed to evaporate multiple samples down using a combination of centrifuge/rotor, vacuum pump and solvent trap. The centrifuge chamber can have the option of heating (to speed sample evaporation) and/or Teflon coating (if using samples with aggressive solvents.

1.1 Objectives Of This Project

  1. To know how centrifuge are being constructed.
  2. To find out how programmable centrifuge are being used in the laboratory.
  3. To test the electric power behavior of system or appliances connected to centrifuge.
  4. To fully understand the automatic means of controlling and sampling the system.
  5. To discover more details on the fundamental theories of building a programmable centrifuge.

1.2 Scope Of Study

This research is based on the construction of a programmable centrifuge that is used in laboratories. This study is based on how to construct a centrifuge, the effects, maintenance and repair of the centrifuge.


A decanter centrifuge separates solids from one or two liquid phases in one single continuous process. This is done using centrifugal forces that can be well beyond 3000 times greater than gravity. When subject to such forces, the denser solid particles are pressed outwards against the rotating bowl wall, while the less dense liquid phase forms a concentric inner layer. Different dam plates are used to vary the depth of the liquid – the so-called pond – as required. The sediment formed by the solid particles is continuously removed by the screw conveyor, which rotates at a different speed than the bowl. As a result, the solids are gradually “ploughed” out of the pond and up the conical “beach”. The centrifugal force compacts the solids and expels the surplus liquid. The dried solids then discharge from the bowl. The clarified liquid phase or phases overflow the dam plates situated at the opposite end of the bowl. Baffles within the centrifuge casing direct the separated phases into the correct flow path and prevent any risk of cross-contamination. The speed of the screw conveyor may be automatically adjusted by use of the variable frequency drive (VFD) in order to adjust to variation in the solids load.

There are several types of decanter centrifuges currently utilized in the industry, the most widely recognized are vertical, horizontal and conveyor centrifuges. The principle behind a decanter centrifuge is based on the theory of gravitational separation. For example, if you fill a vessel with a mixture of mud and water, over time the weight of the mud will cause it to settle down at the base of the vessel. With the mud congealed at the bottom, the water will be forced upwards, creating a clear separation between the two.

Decanter Principles

A decanter centrifuge employs the same principles of gravitational force. However, unlike the glass mixture, the process is expedited through the use of continuous rotation. In fact, rotation provides anywhere from 1000 to 4000 times the normal gravitational force, reducing the time required for separation from hours to seconds.

Rotational Separation

The concept of rotational separation is similar to rides found at amusement parks and county fairgrounds. In these rides, placing yourself at an angle allows you to overcome the gravitational forces induced by rotation. Similarly, a decanter centrifuge is essentially a bowl tube that rotates at an extremely high speed. The bowl tube is equipped with an internal conveyor which moves in the same direction but at a different velocity.

How the Decanter Process Works:

  • 1: The slurry is brought into the centrifuge through an intake pipe and onto a conveyor.
  • 2: Utilizing an internal feed compartment, the conveyor moves the slurry through a nozzle into the bowl.
  • 3: The bowl rotates at high speeds to induce centrifugal forces.
  • 4: High speed rotation separates the solid material from the liquid in a matter of seconds.
  • 5: The conveyor delivers the solid material upwards where it is discharged through a nozzle.
  • 6: The solid material removed, the purified liquid is released from a separate output. The ability to purify a liquid makes decanter centrifuges ideal for waste water treatment facilities. However, there are variety of industries for which such centrifuges play an important role. Similar to other decanter equipment, centrifuges are simple to install and do not require a foundation to build upon. Their efficiency saves time and materials and is an essential component for many blue collar industries

What is a Decanter Centrifuge? Horizontal Bowl centrifuges are also known as decanter centrifuges, centrifugal decanters or simply decanter machines and are primarily used for separation of liquids from appreciable amounts of solids. Decanters can separate over 50% (v/v) solids from liquids on a continuous basis. Typical industrial decanter applications include Crude Oil Tank Bottoms Waste Oil Industrial Wastewater Sludge Dewatering Fish Meal WVO/UVO De-Sludging Paint Sludge Rendering etc. etc.

¿Como funciona? A decanter centrifuge separates solids from one or two liquid phases in one single continuous process. This is done using centrifugal forces that can be well beyond 3000 times greater than gravity. When subject to such forces, the denser solid particles are pressed outwards against the rotating bowl wall, while the less dense liquid phase forms a concentric inner layer. Different dam plates are used to vary the depth of the liquid – the so-called pond – as required.

The sediment formed by the solid particles is continuously removed by the screw conveyor, which rotates at a different speed than the bowl. As a result, the solids are gradually “ploughed” out of the pond and up the conical “beach”. The centrifugal force compacts the solids and expels the surplus liquid. The dried solids then discharge from the bowl. The clarified liquid phase or phases overflow the dam plates situated at the opposite end of the bowl.

Horizontal Decanter Centrifuges Centrifuge World offers a wide variety of horizontal continuous cleaning decanter centrifuges which provide effective, low-maintenance solutions to continuous liquid clarifying and / or solids dewatering with advanced process and mechanical performance features.

Decanter centrifuges are extremely versatile and capable of adapting to varying throughput and process and material types. The machines are easy to adjust, require little operator attention, are relatively quiet and feature a small footprint.

Biodiesel Centrifuges: Centrifuge World offers a wide range of manual clean and self-cleaning biodiesel centrifuges process capacities ranging from 1 to 30-gpm.


Examples of centripetal force in action

There are many applications that exploit centripetal force. One is to simulate the acceleration of a space launch for astronaut training. When a rocket is first launched, it is so laden with fuel and oxidizer that it can barely move. However, as it ascends, it burns fuel at a tremendous rate, continuously losing mass. Newton's Second Law states that force equals mass times acceleration, or F = ma.

In most situations, mass remains constant. With a rocket, though, its mass changes drastically, while the force, in this case the thrust of the rocket motors, remains nearly constant. This causes the acceleration toward the end of the boost phase to increase to several times that of normal gravity. NASA uses large centrifuges to prepare astronauts for this extreme acceleration. In this application, the centripetal force is provided by the seat back pushing inward on the astronaut.

Another example of the application of centripetal force is the laboratory centrifuge, which is used to accelerate the precipitation of particles suspended in liquid. One common use of this technology is for preparing blood samples for analysis. According to Rice University's Experimental Biosciences website, "The unique structure of blood makes it very easy to separate red blood cells from plasma and the other formed elements by differential centrifugation."

Under the normal force of gravity, thermal motion causes continuous mixing which prevents blood cells from settling out of a whole blood sample. However, a typical centrifuge can achieve accelerations that are 600 to 2,000 times that of normal gravity. This forces the heavy red blood cells to settle at the bottom and stratifies the various components of the solution into layers according to their density.

Additional resources:

  • Read more about centripetal force from the Swinburne University of Technology.
  • Learn more about centrifugal force from the University of Virginia Physics Show.
  • Watch this video explaining and comparing centripetal and centrifugal forces, from SciShow.

This article was updated on May 10, 2019 by Live Science Contributor, Jennifer Leman.


Ver el vídeo: Bombas Centrífugas (Enero 2022).