Centrifugación

Una mezcla se puede separar dándole la vuelta muy rápidamente. Este método se llama centrifugación. La centrifugación es un método para separar sólidos de líquidos, o líquidos de líquidos de diferentes densidades, utilizando una centrífuga de laboratorio. La centrífuga fuerza a una mezcla a experimentar un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la fuerza gravitacional, provocando la sedimentación de las partículas sólidas o de mayor densidad. Este es uno de los principios en los que se basa la densidad: todas las partículas, al poseer masa, se ven afectadas por cualquier fuerza. La centrifugación impone, gracias a la aceleración centrífuga, un efecto similar al gravitacional: Las partículas experimentan una aceleración que las obliga a sedimentarse.

Existe una correlación entre el tamaño, la densidad de una partícula y la velocidad que separa la partícula de una mezcla heterogénea, cuando la única fuerza aplicada es la de la gravedad. Cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas, más rápido se separarán de la mezcla. Aplicando una mayor fuerza gravitacional efectiva a la mezcla (como hace una centrífuga), se acelera la separación de las partículas. Esto es ideal en entornos industriales y de laboratorio porque las partículas que se separan naturalmente durante un largo período de tiempo pueden separarse en mucho menos tiempo.

Centrifugación

Existen varios métodos de centrifugación y una amplia variedad de técnicas derivadas de ella.

• Centrifugación diferencial
  Se basa en una diferencia en la densidad de las moléculas. Esta diferencia debe ser grande para ser observada cuando se centrifuga; las partículas con densidades similares se sedimentan juntas. Este método no es específico, por lo que se utiliza como centrifugación preparatoria para separar las partículas de otros componentes de la mezcla (por ejemplo, para separar las mitocondrias de los núcleos y la membrana), pero no es útil para separar las moléculas.
• Centrifugación zonal
  Las partículas se separan cuando se utilizan medios de diferentes densidades. Las partículas de mayor densidad se depositarán en el fondo (precipitado). Aquellos componentes de la mezcla con menor densidad al medio permanecerán en el sobrenadante mientras que las partículas con densidad similar a la del medio de centrifugación permanecerán en una zona intermedia entre el precipitado y el sobrenadante. El medio puede no tener gradientes de concentración (centrifugación zonal sin gradiente) o diferencias de concentración (centrifugación zonal con gradiente).
• Ultracentrifugación
  Permite estudiar las características de sedimentación de estructuras subcelulares (lisosomas, ribosomas y microsomas) y biomoléculas. Use rotores especiales (fijos o giratorios) y sistemas de monitoreo.

Centrifugación de la sangre

La separación de los componentes de una muestra de sangre se realiza colocando la muestra extraída en un tubo de ensayo. Esta muestra se centrifuga durante unos minutos en una máquina que gira a aproximadamente 1500 revoluciones por minuto (RPM). La centrifugación separa los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas del plasma donde flotan.

Así, en una persona sana, el 55% del volumen sanguíneo debe estar compuesto de suero, un líquido amarillento translúcido, más denso que el agua y formado en un 90% de agua.

Los glóbulos rojos constituyen el 45% del volumen sanguíneo.

Menos del 1% del volumen sanguíneo está compuesto de glóbulos blancos y plaquetas. Después de la centrifugación de la muestra de sangre, los glóbulos blancos y las plaquetas forman una capa delgada que se coloca en el tubo de ensayo entre los glóbulos rojos inferiores (más densos) y el plasma superior (menos denso). Esta capa delgada se llama la capa de leucoplátula (leucoplátula en griego significa blanco y es para los glóbulos blancos).

Centrifugación ejemplos

• La lavadora. Este aparato utiliza la fuerza centrífuga para separar la ropa (sólida) del agua (líquida) en función de su densidad. Por eso la ropa suele estar casi seca cuando se saca de su interior.
• Industria láctea. La leche se centrifuga para dividir su contenido de agua y lípidos, ya que estos últimos se utilizan para hacer mantequilla, o de la leche descremada remanente.
• Coches en una curva. Cuando conducimos rápido a través de una curva en la carretera, a menudo sentimos una fuerza que nos saca de ella, alejándonos del eje de la curvatura. Esa es la fuerza centrífuga.
• Obtención de enzimas. En la industria médica y farmacéutica, la centrifugación se utiliza a menudo para obtener ciertas enzimas de las células especializadas que las producen.
• Separación de ADN. La centrifugación isopícnica se utiliza a menudo en laboratorios genéticos para separar el ADN celular y permitir un mayor estudio y manipulación.
• Comida para celíacos. Cuando se trata de separar la proteína del gluten de los alimentos que la contienen, el proceso de centrifugación se vuelve indispensable. Se realiza sobre pasta de almidón, cuyo contenido en gluten alcanza el 8%, y se reduce por debajo del 2% en sucesivas centrifugaciones selectivas.
• Análisis de sangre. Una centrífuga se utiliza para separar los elementos de la sangre, como el plasma y otros elementos comúnmente mezclados en ella.
• Centrifugación de muestras de sangre
• Aceleración de la sedimentación. En diversas industrias alimentarias, como la cervecera o la cerealera, la centrifugación acelera los procesos de sedimentación generados espontáneamente por gravedad, reduciendo el tiempo de espera de la materia prima.
• Limpieza de látex. En la industria del látex, es necesario limpiar la sustancia, cuya superficie es particularmente propensa a la adherencia de otras partículas, y esto se hace mediante centrifugación, dada la baja densidad de la sustancia.
• Secado de sólidos. Otra aplicación industrial de la centrífuga es el secado de cristales u otros materiales cuya obtención va acompañada de agua. Al girar, el agua se separa de los sólidos y se desecha, dejando los sólidos deseados sin el líquido.
• Tratamiento de aguas residuales. La centrifugación del agua contaminada permite la extracción de sustancias densas del interior, no sólo sólidos, sino también aceites, grasas y otros componentes indeseables que, una vez centrifugados, pueden ser desechados.
• Parques de atracciones. Muchas atracciones de parques de atracciones utilizan la fuerza centrífuga para generar un efecto de vacío en sus usuarios, que se ven obligados a girar rápidamente sobre un eje fijo, sujetados firmemente a un asiento que les impide salir disparados del eje de rotación.
• Hilanderas. Es un clásico del circo el motociclista en una esfera, que es capaz de conducir a través del techo de la misma desafiante gravedad. Es capaz de hacerlo después de haber realizado muchas vueltas sobre el mismo eje horizontal, acumulando velocidad y sometiéndose a la fuerza centrífuga que la adhiere al interior de la esfera. Eventualmente esta fuerza será tan grande que será capaz de verticalizar el movimiento y desafiar la gravedad.
• Inclinación de las vías del tren. Para contrarrestar la fuerza centrífuga, las vías del tren se inclinan a menudo en las curvas, ejerciendo resistencia para que no sucumba a la fuerza que lo empuja hacia afuera y descarrila.
• Traducción terrestre. La razón por la que la fuerza gravitacional del Sol no nos empuja de cabeza hacia adentro se debe también a la fuerza centrífuga que, al girar sobre el eje de la estrella real, la empuja hacia afuera, contrarrestando y equilibrando la atracción gravitacional.

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