Em formação

As centrífugas a vácuo são iguais às centrífugas normais?


Me deparei com um método que usava uma centrífuga a vácuo:

Carvalho et al. 2012. Diversidade e atividade antimicrobiana e anticâncer de fungos endofíticos associados à planta medicinal Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville (Fabaceae) do cerrado brasileiro. Simbiose 57 (2): 95-107

Tampões de cinco milímetros de diâmetro de cada fungo endofítico filamentoso foram inoculados nos centros das placas de Petri (60 mm de diâmetro, 20 ml de PDA). As placas foram incubadas a 25 ± 2 ° C por 15 dias. Os materiais de cultura de cada placa de Petri foram cortados e transferidos para tubos frascos de 50 ml contendo 35 ml de etanol (PA, ≥99,8%, Vetec, Brasil). Após 48 h a 10 ° C, a fase orgânica foi decantada e o solvente foi removido sob uma centrífuga de vácuo a 35 ° C

Não consegui encontrar informações online se uma centrífuga a vácuo é igual a uma centrífuga normal. Existe alguma diferença?


Um "normal" centrífuga = equipamento de laboratório, acionado por motor, que gira amostras líquidas em alta velocidade para permitir a aceleração centrípeta para separar substâncias de maior e menor densidade.

Sem mais informações sobre o método que você leu, uma centrífuga de "vácuo" pode ser uma referência a um dos seguintes:

  1. Ultracentrífuga

    • uma centrífuga otimizada para girar um rotor em velocidades muito altas.

    A ultracentrífuga a vácuo foi inventada por Edward Greydon Pickels, do Departamento de Física da Universidade da Virgínia. Foi sua contribuição do vácuo que permitiu uma redução no atrito gerado em altas velocidades. Sistemas de vácuo também permitiu a manutenção de temperatura constante em toda a amostra, eliminando correntes de convecção que interferiam na interpretação dos resultados de sedimentação

  2. Evaporador centrífugo

    • dispositivo usado em laboratórios químicos e bioquímicos para a evaporação eficiente e suave de solventes de muitas amostras ao mesmo tempo.

    O sistema funciona diminuindo a pressão no sistema de centrífuga [através de uma bomba de vácuo] - conforme a pressão cai, também diminui o ponto de ebulição do (s) solvente (s) no sistema.

    A força centrífuga gerada pela rotação do rotor da centrífuga cria um gradiente de pressão dentro do solvente contido nos tubos ou frascos, isso significa que as amostras fervem de cima para baixo, ajudando a evitar "batidas".

    • "Concentradores de vácuo"

    Use uma combinação de força centrífuga, vácuo e calor para acelerar a evaporação de várias pequenas amostras. Eles oferecem o rendimento máximo exigido pelos laboratórios de biologia, microbiologia, bioquímica, pesquisa farmacêutica e química analítica

ATUALIZAR: Com base nas informações atualizadas do OP citando o método do artigo, parece que eles estão provavelmente falando sobre o uso de um evaporador centrífugo para remover o solvente.


Teoria da Centrifugação

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Centrifugação é uma técnica utilizada para a separação de partículas de uma solução de acordo com seu tamanho, forma, densidade, viscosidade do meio e velocidade do rotor.

As partículas são suspensas em um meio líquido e colocadas em um tubo de centrifugação. O tubo é então colocado em um rotor e girou em uma velocidade definida.

A separação por sedimentação poderia ser feita naturalmente com a gravidade da Terra, no entanto, levaria séculos. Centrifugação está tornando esse processo natural muito mais rápido.

A rotação do rotor em torno de um eixo central gera um força centrífuga sobre as partículas na suspensão.

Quais fatores influenciam a centrifugação:

  • Densidade de ambas as amostras e solução
  • Temperatura / viscosidade
  • Distância de deslocamento de partículas
  • Velocidade de rotação

UMA centrífuga é um dispositivo que separa partículas de uma solução através do uso de um rotor. Em biologia, as partículas são geralmente células, organelas subcelulares ou moléculas grandes, todas chamadas aqui de partículas.

Existem dois tipos de procedimentos de centrifugação um é preparativo, com o objetivo de isolar partículas específicas, e o outro é analítico, que envolve a medição das propriedades físicas das partículas em sedimentação.

Conforme um rotor gira em um centrífuga, uma força centrífuga é aplicada a cada partícula na amostra, a partícula irá então sedimentar a uma taxa que é proporcional à força centrífuga aplicada a ela. A viscosidade da solução da amostra e as propriedades físicas das partículas também afetam a taxa de sedimentação de cada partícula.

Com uma força centrífuga fixa e viscosidade do líquido, a taxa de sedimentação de uma partícula é proporcional ao seu tamanho (peso molecular) e à diferença entre a densidade das partículas e a densidade da solução.

Em uma solução, partículas cuja densidade é maior do que a do tanque de solvente (sedimento) e partículas que são mais leves do que flutuam no topo.

Quanto maior a diferença de densidade, mais rápido eles se movem. Se não houver diferença na densidade (condições isopicônicas), as partículas permanecem estáveis.

Para aproveitar até mesmo pequenas diferenças em densidade para separar várias partículas em uma solução, a gravidade pode ser substituída por um muito mais poderoso “força centrífuga”Fornecido por um centrífuga.

Duas forças neutralizam a força centrífuga que atua nas partículas suspensas:

  • Força flutuante: força com a qual as partículas devem deslocar o meio líquido em que se sedimentam.
  • Força de fricção: força gerada pelas partículas à medida que migram através da solução.

As partículas se afastam do eixo de rotação em um campo centrífugo apenas quando a força centrífuga excede as forças flutuantes e de fricção contrárias, resultando na sedimentação das partículas a uma taxa constante.


Relatórios

por David Albright, Paul Brannan e Christina Walrond

22 de dezembro de 2010

No final de 2009 ou início de 2010, o Irã desativou e substituiu cerca de 1.000 centrífugas IR-1 na Fábrica de Enriquecimento de Combustível (FEP) em Natanz, o que implica que essas centrífugas quebraram. As centrífugas IR-1 do Irã frequentemente quebram, mas esse nível de quebra excedeu as expectativas e ocorreu durante um período prolongado de desempenho relativamente ruim da centrífuga.

Embora falhas mecânicas ou problemas operacionais tenham sido frequentemente discutidos como causadores de problemas nas centrífugas IR-1, 1 o colapso de um número tão grande de centrífugas em um período de tempo relativamente curto pode ter resultado de uma infecção do malware Stuxnet. 2 Este código malicioso visa assumir o controle de um sistema de controle industrial para destruir equipamentos e, ao mesmo tempo, ocultar sua presença. 3 Dada a prevalência muito maior do Stuxnet no Irã em comparação com outros países, é provável que esse malware tenha como alvo o Irã. O Stuxnet altera secretamente as frequências de certos tipos de conversores de frequência, que controlam a velocidade dos motores. As frequências listadas nas sequências de ataque do Stuxnet, incluindo a frequência nominal de um motor, implicam que um alvo é a centrífuga IR-1. 4 No entanto, o objetivo exato do Stuxnet ou seu efeito geral sobre o FEP permanece difícil de avaliar. Se o objetivo do Stuxnet era a destruição de todas as centrífugas no FEP, o Stuxnet falhou. Mas se seu objetivo era destruir um número mais limitado de centrífugas e atrasar o progresso do Irã na operação do FEP enquanto dificultava a detecção do malware, pode ter conseguido, pelo menos por um tempo.

Declarações iranianas

Embora o Irã não tenha admitido que o Stuxnet atacou a usina de centrifugação de Natanz, ele reconheceu que suas instalações nucleares foram sujeitas a ataques cibernéticos. O presidente Mahmoud Ahmadinejad admitiu recentemente que um ataque de software afetou as centrífugas iranianas. “Eles conseguiram criar problemas para um número limitado de nossas centrífugas com o software que instalaram nas peças eletrônicas”, disse ele a repórteres em uma entrevista coletiva. 5

O momento da remoção de cerca de 1.000 centrífugas é consistente com a declaração de outro oficial iraniano de quando o Irã sofreu um ataque cibernético. Em 23 de novembro de 2010, Ali Akbar Salehi, então chefe da Organização de Energia Atômica do Irã e atual ministro das Relações Exteriores em exercício, confirmou à IRNA que o malware havia de fato alcançado o Irã: “Um ano e vários meses atrás, os ocidentais enviaram um vírus para o [nosso] país instalações nucleares. ” Se um invasor conseguisse introduzir o Stuxnet no início ou meados de 2009 em computadores pessoais iranianos vulneráveis ​​conectados à Internet, o malware poderia levar meses para chegar aos sistemas de controle da centrífuga Natanz. Como os sistemas de controle de Natanz não estão conectados à Internet, o Stuxnet precisaria viajar em uma unidade removível de um computador infectado para o sistema de controle de Natanz. O pessoal de Natanz pode ter transportado o Stuxnet sem saber depois de usar computadores pessoais infectados. Talvez os invasores tenham como alvo primeiro os computadores pessoais do pessoal de Natanz.

O Irã minimizou a importância de qualquer ataque cibernético. Salehi, em seu comunicado de 23 de novembro, disse: “Nós descobrimos o vírus exatamente no mesmo local em que queríamos penetrar por causa de nossa vigilância e evitamos que o vírus prejudicasse [o equipamento]”. Conforme discutido acima, o presidente Ahmadinejad caracterizou os danos como confinados a um número limitado de centrífugas. No entanto, se o Stuxnet realmente atacou Natanz, os dados coletados pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) implicam em danos e perturbações muito mais sérios.

Dados de apoio de relatórios de salvaguardas da IAEA

Os relatórios de salvaguardas trimestrais da IAEA lançam alguma luz sobre as operações de centrifugação interrompidas em Natanz. A Tabela 1 tabula as informações desses relatórios sobre o número de cascatas enriquecedoras, sob vácuo, ou instaladas durante vários períodos de relatório nos módulos A24, A26 e A28 na FEP. As centrífugas giram quando estão enriquecendo e geralmente giram quando estão sob vácuo, mas não são alimentadas com hexafluoreto de urânio (UF6). Os dados são fornecidos por cascata, onde cada cascata contém 164 centrífugas IR-1. Portanto, 1.000 centrífugas correspondem a cerca de seis cascatas e representam mais de dez por cento do número de pico de centrífugas instaladas no FEP.

O relatório de salvaguardas da IAEA de 18 de fevereiro de 2010 sobre o Irã indica que as centrífugas em 11 das 18 cascatas no módulo A26 foram desconectadas e essas cascatas, por implicação, não estavam mais sob vácuo. Um módulo continha um total de 2.952 centrífugas IR-1 em 18 cascatas; essas 11 cascatas continham 1.804 centrífugas IR-1. Seis cascatas no módulo A26 continuaram sendo alimentadas com hexafluoreto de urânio. Todas as cascatas do módulo A24, exceto uma, continuaram a ser listadas como urânio enriquecedor. Além disso, as cascatas no módulo A28 não estavam sob vácuo ou sendo alimentadas com hexafluoreto de urânio, mas as centrífugas em duas cascatas estavam sendo removidas.

Em contraste, o relatório de salvaguardas anterior, datado de 16 de novembro de 2009, refletiu o aumento constante no número de centrífugas instaladas no FEP, atingindo um pico de 8.692 centrífugas IR-1 (ver figura 1). Por vários meses, no entanto, o FEP teve problemas operacionais que reduziram o número de centrífugas para enriquecimento de urânio, mas isso não impediu o Irã de continuar a instalar centrífugas no módulo A28.

O impacto mais notável foi no módulo A26, que foi o segundo módulo instalado na FEP, sendo A24 o primeiro. A instalação de cascatas de centrifugação em A26 estava em andamento no início de 2008. O comissionamento prosseguiu bem e, em junho de 2009, 12 cascatas estavam enriquecendo e outras seis estavam sob vácuo. Então, em agosto de 2009, havia duas cascatas a menos sendo alimentadas com hexafluoreto de urânio e mais duas sob vácuo, mas sem enriquecimento. Em novembro de 2009, o número de enriquecimento diminuiu ainda mais para seis cascatas, com 12 cascatas sob vácuo. Algum tipo de problema provavelmente foi responsável pela diminuição do número de pessoas alimentadas com urânio. Em algum momento entre novembro de 2009 e o final de janeiro de 2010, o módulo A26 sofreu um grande problema com pelo menos 11 cascatas diretamente afetadas.

As cascatas sendo alimentadas com urânio também podem ter sofrido quebra excessiva e dificuldades operacionais. O FEP é projetado para permitir a substituição rápida de centrífugas quebradas, uma vez que a centrífuga IR-1 quebra com relativa freqüência em operações normais. Funcionários próximos à AIEA afirmaram que as taxas de reprovação podem chegar a dez por cento ao ano. É possível que as cascatas de enriquecimento em A26 e talvez A24 tenham sofrido interrupções, mas os operadores da planta priorizaram a substituição rápida de centrífugas quebradas nessas cascatas e continuaram alimentando essas cascatas com hexafluoreto de urânio.

Qualquer efeito é camuflado, uma vez que a taxa de produção de urânio de baixo enriquecimento (LEU) aumentou significativamente durante o período de relatório de três meses entre novembro de 2009 e fevereiro de 2010. Esse ganho foi sustentado nos meses seguintes (ver figura 2). No entanto, essa taxa está muito abaixo do que as centrífugas IR-1 foram projetadas para atingir. Portanto, o Irã pode não ter conseguido atingir seus níveis de produção LEU esperados.

Razões tradicionais para problemas de centrífuga

As centrífugas do Irã, especialmente aquelas instaladas no módulo A26, podem ter sofrido de um problema sistêmico na fabricação de componentes ou na montagem das centrífugas, levando a uma quebra em grande escala no final de 2009 ou início de 2010. Uma sugestão é que o módulo A26 está cheio de centrífugas que estavam mal fabricados ou montados, tornando-os vulneráveis ​​a colisões, que finalmente ocorreram em grande escala. Seria incomum, embora não impossível, que o segundo módulo fosse composto de centrífugas feitas de maneira pior do que as do primeiro módulo, A24, que funcionou relativamente bem. Pode ser mesmo o caso, mas não explica por que demorou tanto para as centrífugas A26 falharem.

Outra possibilidade é que, ao contrário das declarações iranianas, o módulo A26 foi o primeiro que o Irã construiu com componentes de centrífuga fabricados internamente e pelo menos algumas dessas peças apresentavam sérias falhas. Embora o Irã tenha dito à AIEA que fabricou as centrífugas em A24, é concebível que a rede Khan fornecesse muito mais centrífugas do que as 500 centrífugas P1, rebatizadas de IR-1, reconhecidas tanto pelo Paquistão quanto pelo Irã. No entanto, não há evidências de tal transferência, o que implicaria no fornecimento de até mais 2.500 centrífugas P1, já que o módulo A24 comporta quase 3.000 centrífugas.

Ligação do Stuxnet às centrífugas IR-1

Dadas as perguntas sobre as explicações mais tradicionais dos problemas no módulo A26, é natural considerar se o Stuxnet impactou o desempenho deste módulo. A Symantec identificou pelo menos duas sequências de infecção distintas no Stuxnet que podem destruir centrífugas. 6 Essas duas sequências, chamadas de A e B pela Symantec, são semelhantes em natureza, mas diferem dependendo do tipo e do número de conversores de frequência, um tipo fabricado pela empresa iraniana Fararo Paya e o outro pela empresa finlandesa Vacon. Em cascatas de centrífuga, os conversores de frequência acionam motores de centrífuga individuais e controlam com precisão a velocidade de rotação de um rotor.

No entanto, o ISIS não conseguiu encontrar nenhuma confirmação de que o FEP possui esses tipos de conversores de frequência. Os tipos de conversores de frequência usados ​​no FEP não são discutidos nos relatórios de salvaguardas da IAEA. Além disso, de acordo com funcionários próximos à AIEA, embora o Irã tenha declarado grande parte de seu equipamento relacionado à centrífuga no FEP em meados da década de 2000, ele não declarou a fonte ou os tipos de conversores de freqüência usados ​​lá. A AIEA desconhece os exatos usados ​​na FEP, segundo os responsáveis. Se o Stuxnet visasse o FEP, seus autores teriam usado informações não disponíveis para a AIEA.

No código Stuxnet, existem dois links específicos para a centrífuga IR-1. Em uma subsequência da sequência de infecção A do Stuxnet, a frequência nominal do motor é listada como 1.064 Hz. 7 Nessa mesma subsequência, após comandar uma redução na frequência, o Stuxnet retorna a frequência a este valor nominal de 1.064 Hz. De acordo com um alto funcionário próximo à AIEA, a frequência nominal do IR-1 é 1065 Hz, o que corresponde a uma velocidade da parede da centrífuga IR-1 de 334 metros por segundo. Um funcionário de um governo que acompanha de perto o programa de centrifugação do Irã afirmou em uma entrevista em meados de 2008 com a equipe do ISIS que a frequência nominal da centrífuga IR-1 é 1064 Hz. Ele observou que o Irã manteve a frequência real mais baixa em um esforço para reduzir o número de centrífugas que quebram um funcionário próximo à AIEA disse que o Irã costuma operar suas centrífugas a 1007 Hz, ou uma velocidade de parede de 316 metros por segundo. Esta entrevista de 2008, antes que se acredite que o Stuxnet tenha sido introduzido no Irã, confirma que, mesmo sem o efeito do malware, as centrífugas iranianas experimentaram uma quantidade incomum de quebra e que a quebra era sensível à frequência de rotação da centrífuga.

Outro elo entre a centrífuga IR-1 e o Stuxnet é a frequência máxima listada em uma das sequências de ataque. O Stuxnet comanda um aumento na frequência até um máximo de 1410 Hz. Para o rotor da centrífuga IR-1, esta frequência corresponde a uma velocidade de parede tangencial de 443 metros por segundo, muito próxima da velocidade máxima que o rotor de alumínio giratório IR-1 pode suportar mecanicamente. O tubo do rotor da centrífuga IR-1 é feito de alumínio de alta resistência e tem uma velocidade tangencial máxima de cerca de 440-450 metros por segundo, ou 1.400-1.432 Hz, respectivamente. 8 Como resultado, se a frequência do rotor aumentasse para 1410 Hz, o rotor provavelmente se separaria quando a velocidade tangencial do rotor atingisse esse nível.

Ambiguidade sobre as sequências de ataque do Stuxnet

Os objetivos específicos dos ataques do Stuxnet não são totalmente compreendidos. Da mesma forma, muito pouco se sabe sobre a progressão real de cada ataque e as contra-medidas do FEP a um ataque. Mas o Stuxnet, no mínimo, parece ter a intenção de interromper as operações e aumentar o número de centrífugas que falham enquanto disfarça cuidadosamente a presença do malware do operador. Para esse fim, cada sequência de ataque envia comandos para desligar o aviso dos conversores de frequência e os controles de segurança com o objetivo de alertar os operadores sobre a aceleração ou desaceleração.

Cada ataque pode destruir um grande número de centrífugas. Proeminente no código está o termo “DEADFOO7”, que poderia significar pé morto, um ditado da aviação usado para denotar um motor morto.

Com base na decifração da sequência de infecção A da Symantec, que é o ataque envolvendo uma preponderância de conversores de frequência finlandeses, o Stuxnet pode destruir centrífugas. 9 Na sequência A, existem dois ataques específicos separados por cerca de um mês. 10 A primeira, chamada de sequência um, aumentaria a velocidade da centrífuga para uma frequência de 1.410 Hz durante um ataque de 15 minutos, antes que o malware retornasse o sistema de controle à operação normal. Depois de esperar cerca de 27 dias, o Stuxnet lançaria a sequência de ataque dois. A primeira parte desse ataque diminuiria a frequência para 2 Hz e duraria 50 minutos. A segunda parte aumentaria a frequência de volta à frequência nominal de 1.064 Hz. Após outros 27 dias, a primeira sequência de ataque recomeçaria, seguida pela sequência dois 27 dias depois. 11

No entanto, os efeitos do Stuxnet também podem ser mais sutis, interrompendo as operações sem destruir todas as centrífugas na planta. Por exemplo, o tempo para um ataque é limitado. Durante o ataque de quinze minutos que eleva a frequência para 1.410 Hz, o motor (ou a centrífuga) pode não atingir essa frequência máxima que garantiria sua destruição. O ataque parece terminar antes que esse máximo seja obtido, embora as velocidades alcançadas sejam tão grandes que a destruição pode ser garantida em qualquer caso. 12 No ataque que reduz a frequência para um mínimo de 2 Hz, o tempo de desaceleração pode ser tão longo que a frequência pode ser reduzida em menos de 200 Hz antes do fim do ataque. Além disso, o FEP pode ter sistemas de controle que atuam independentemente do malware Stuxnet para proteger as centrífugas.

Durante um ataque, o Stuxnet assume o controle de uma unidade central de processamento (CPU) da Siemens específica, mas amplamente possuída, que também deve ser conectada a um processador de comunicação específico que, por sua vez, controla os conversores de frequência. O Irã obteve esse tipo geral de CPU Siemens em 2002 ou 2003, e a AIEA estabeleceu que o Irã provavelmente desviou esses controladores para seu programa nuclear. A Siemens posteriormente parou de vender seus controladores para o Irã. Se o Irã obteve mais, foi por meio do comércio ilícito ou de operações de contrabando. Embora o Irã pudesse muito bem ter conseguido adquirir esse equipamento de controle ilicitamente depois de 2003, seria menos provável que revelasse tais compras à AIEA, que inspeciona regularmente o FEP. O Irã nunca permitiu que a AIEA visse o equipamento de controle do FEP em detalhes suficientes para aprender o tipo exato de controladores usados, de acordo com um funcionário próximo à AIEA. Se o alvo do Stuxnet fosse o FEP, seus autores aparentemente sabiam que esta CPU Siemens e os módulos de comunicação associados controlavam os conversores de frequência da planta.

Uma questão importante é se as CPUs alvo da Siemens controlam todas as operações do módulo. Em particular, não está claro se o Stuxnet assume o controle de todos os sistemas de controle do módulo ou apenas uma parte deles. Outros sistemas de controle podem inibir o Stuxnet de destruir centrífugas durante uma sequência de ataque. Por exemplo, se um conjunto de rotor de centrífuga funcionar para baixo com o hexafluoreto de urânio dentro, o rotor pode ficar desequilibrado e "bater" ou quebrar. Como resultado, em caso de mau funcionamento, os sistemas de segurança são projetados para esvaziar rapidamente as centrífugas de hexafluoreto de urânio. 13 A Symantec afirmou em um comentário ao ISIS que seus pesquisadores não encontraram nenhum código no Stuxnet que pudesse bloquear o despejo de hexafluoreto de urânio das centrífugas. Assim, não está claro se os sistemas de segurança independentes do sistema de controle visado pelo Stuxnet interviriam para salvar as centrífugas ou reduzir o número destruído. Neste caso, as operações do FEP seriam interrompidas e provavelmente retardadas.

O módulo A24 foi atacado?

Embora a quebra no módulo A26 possa indicar que o Stuxnet afetou suas centrífugas, esse malware também pode ter atacado o módulo A24. Os efeitos podem não ter sido aparentes se o Irã substituísse rapidamente qualquer centrífuga quebrada. No entanto, a falta de qualquer dano óbvio e generalizado do módulo A24 também pode significar que seu sistema de controle não foi infectado. Ele pode usar unidades de controle não listadas como alvos no Stuxnet. Como alternativa, suas cascatas podem não usar certos tipos de conversores de frequência em quantidade suficiente para disparar um ataque do Stuxnet. Antes de lançar um ataque, o malware procura um número suficiente de conversores de frequência Fararo Paya e Vacon. 14

Na verdade, o Irã obteve conversores de frequência de vários fornecedores estrangeiros, incluindo empresas alemãs e turcas. Alguns conversores de frequência turcos em uso na planta de centrifugação piloto de Natanz supostamente sofreram sabotagem por um serviço de inteligência estrangeiro, embora o dano tenha sido limitado. 15 O Irã depende de suas redes de contrabando para obter ilegalmente mercadorias relacionadas com centrifugadoras. Em sua busca pela compra desse componente, ela mudou de fornecedor várias vezes. O FEP pode, portanto, ter um grande número desses conversores de frequência, cuja presença poderia, na verdade, suprimir um ataque Stuxnet. Além disso, durante um ataque, este tipo de conversor de frequência pode não receber ordens para alterar suas frequências.

Impacto pós-evento

O presidente Ahmadinejad disse que especialistas iranianos descobriram o ataque cibernético e tomaram medidas para evitar que ele tenha um impacto ou se repita. 16 No entanto, não está claro quando o Irã soube que o FEP poderia estar sob ataque cibernético e se seus computadores e sistemas de controle em Natanz agora estão livres do Stuxnet. Peritos cibernéticos ocidentais estão céticos de que o programa de centrifugação do Irã esteja livre do Stuxnet. 17

Os dados dos relatórios da AIEA mostram que, em agosto de 2010, o número de cascatas sob vácuo no módulo A26 ainda não havia retornado aos níveis de novembro de 2009. Seis cascatas ainda não estavam sob vácuo ou sendo alimentadas com hexafluoreto de urânio. Os dados sobre módulos específicos não estão incluídos no relatório de salvaguardas da IAEA de novembro de 2010. Este relatório afirma que o Irã aumentou o número de centrífugas sendo alimentadas com hexafluoreto de urânio em cerca de 1.000, mas não afirma se essas centrífugas estão no módulo A26 ou A28.

Depois de fevereiro de 2010, a taxa de produção de LEU permaneceu estável por muitos meses, embora ainda muito abaixo dos níveis ideais. No entanto, o Irã alimentou proporcionalmente mais hexafluoreto de urânio em suas cascatas para obter essa saída de LEU (ver figura 3). A quantidade de hexafluoreto de urânio proporcional à produção de LEU aumentou entre a data do relatório de fevereiro de 2010 e o relatório de agosto de 2010, em comparação com três meses até fevereiro de 2010. Isso pode indicar que as centrífugas do Irã não enriqueceram de forma eficiente durante este período prolongado. Não se sabe se isso é devido ao Stuxnet.

Em meados de novembro de 2010, o Irã suspendeu temporariamente o enriquecimento na FEP após flutuações generalizadas nas operações de centrifugação. Não deu nenhuma razão para esta ação incomum. Este desligamento foi necessário devido a danos do Stuxnet ou foi uma tentativa do Irã de expurgar o Stuxnet do FEP? Este último certamente seria uma prioridade iraniana.

Conclusão

Embora o Stuxnet seja uma explicação razoável para o aparente dano ao módulo A26, ainda restam dúvidas sobre essa conclusão. Os ataques parecem projetados para forçar uma mudança na velocidade do rotor da centrífuga, primeiro aumentando a velocidade e depois diminuindo-a, provavelmente com a intenção de induzir vibrações ou distorções excessivas que destruiriam a centrífuga. Mas ainda são desconhecidas partes das sequências de ataque e possíveis respostas do sistema de controle FEP. Essas respostas podem atuar durante o ataque para reduzir a magnitude da mudança na frequência ou de outra forma para proteger as centrífugas. Uma prioridade é caracterizar melhor as sequências de ataque do Stuxnet e determinar os objetivos do Stuxnet em uma planta de centrifugação. Se seu objetivo era destruir rapidamente todas as centrífugas no FEP, o Stuxnet falhou. Mas se o objetivo era destruir um número mais limitado de centrífugas e atrasar o progresso do Irã na operação do FEP, enquanto dificultava a detecção, pode ter conseguido, pelo menos temporariamente.

Uma preocupação final

Por muitos anos, os governos buscaram métodos para interromper a capacidade do Irã de adquirir bens ilegalmente no exterior para seus programas nucleares, particularmente seu programa de centrifugação de gás. Essas atividades de interrupção aberta e encoberta tiveram um efeito significativo em desacelerar o programa de centrifugação do Irã, enquanto causam danos colaterais mínimos. Em contraste com ataques militares abertos, há um apelo aos ataques cibernéticos dirigidos a uma usina de centrifugação construída com equipamento estrangeiro obtido ilegalmente e operando em desacordo com as resoluções do Conselho de Segurança das Nações Unidas. No entanto, o Stuxnet parece ter se espalhado involuntariamente e muito além de seus alvos. Parte do motivo está no design do Stuxnet, que precisa se espalhar para aumentar sua chance de infectar um sistema de controle industrial por meio de uma unidade removível usada com um computador infectado. É importante que os governos abordem a questão de saber se o uso de uma ferramenta como o Stuxnet poderia abrir a porta para futuros riscos à segurança nacional ou afetar adversa e não intencionalmente os aliados dos EUA. Os países hostis aos Estados Unidos podem se sentir justificados em lançar seus próprios ataques contra as instalações dos EUA, talvez até usando um código Stuxnet modificado. Esse ataque pode desligar grandes porções das redes elétricas nacionais ou outra infraestrutura crítica usando malware projetado para atingir componentes críticos dentro de um sistema principal, causando uma emergência nacional.

Figura 1: Operação e instalação da centrífuga em Natanz

Figura 2: Produção LEU em Natanz

Figura 3: Tendências operacionais em Natanz


As centrífugas a vácuo são iguais às centrífugas normais? - Biologia

A Centrífuga é um laboratório para estudar biologia gravitacional. É usado para investigar de forma precisa e quantitativa como a microgravidade afeta as amostras biológicas. O objetivo deste projeto de desenvolvimento é testar e demonstrar a operabilidade para lidar com espécimes biológicos em um ambiente espacial tripulado, tecnologia para uma grande carga útil rotativa e integração de cargas úteis em um módulo.

Esboços de LSG / CR / CAM

Life Sciences Glovebox (LSG)
O LSG fornece um ambiente fechado (volume de trabalho) no qual as amostras biológicas e produtos químicos são isolados do ambiente pressurizado do módulo e os membros da equipe podem manipular essas amostras por meio de luvas. O LSG é o maior (500 litros) equipamento de experimento biológico usado em órbita até hoje e pode acomodar dois habitats. Dois membros da tripulação podem conduzir procedimentos científicos ao mesmo tempo, como dissecar pequenos animais e semear e colher plantas.

Data de lançamentoSetembro de 2004 (Voo de utilização 3: UF-3)
LocalizaçãoUSLab e CAM
MassaMenos de 680 kg
VolumeUm tamanho de rack ISPR (configuração de inicialização)
Período Operacional10 anos em órbita
Habitat
Máx. massa:116 kg
Dimensões:W48XH71XD61 (cm)
W19XH28XD24 (polegadas)
Número máximo:2
Operabilidade da tripulaçãoDois membros da tripulação podem trabalhar ao mesmo tempo.
Volume de Trabalho
Volume:0,5m 3
Temperatura:18-27 centígrados (precisão:
Menos de 1 centígrado)
EquipamentoAspirador de pó
Monitor de vídeo
Câmera de vídeo (2)
Iluminação


Rotor de centrífuga (CR)
O CR é o maior equipamento (2,5 m de diâmetro) para experimentos gravitacionais. Ele fornece um ambiente de gravidade simulado selecionável de 0,01g até 2,00g (incrementos de 0,01g) para espécimes biológicos em ISS. Pequenos animais e plantas também podem ser usados ​​em experimentos com o CR, e avanços significativos para esses experimentos gravitacionais são esperados.
Data de lançamentoAbril de 2006 (voo de utilização 7: UF-7)
LocalizaçãoCAM
MassaMenos de 1875 kg
DimensãoRaio de rotação 1,25m
Período Operacional10 anos em órbita
Habitat
Máx. massa:87kg
Dimensões:W19XH24.4XD24 (polegadas)
W48XH62XD61 (cm)
Número máximo:8
Visão geral da missãoCR fornece espécimes biológicos com um ambiente gravitacional simulado por habitats rotativos.
Funcionalidade do rotor
Gravidade Artificial:0,01-2,00g (incrementos de 0,01g)
Aceleração Spin-up:5min.-1 hora

Módulo de acomodação da centrífuga (CAM)
O CAM é um módulo pressurizado usado especificamente para pesquisas em ciências da vida. É equipado com LSG, CR, racks de contenção de habitat, um rack para freezer e racks de estiva.
Data de lançamentoAbril de 2006 (voo de utilização 7: UF-7)
Massa10 toneladas
EscalaRaio externo: 4,4 m, Comprimento: 8,98 m
Energia elétrica6,25 kw x 2 cordas, 120 Vcc
Período Operacional10 anos em órbita
Número de racks14 racks (excluindo CR)
Racks de sistemaComponentes do sistema instalados na parede do módulo
Prateleiras de arrumação10 racks
Outras prateleirasRack de suporte de habitat (2), rack de freezer (1), rack LSG (1), CR (volume de 4 racks)

A principal missão da Centrífuga é quantitativamente
investigar como a gravidade afeta a hematologia, imunologia, neurociência, fisiologia vegetal, radiobiologia, etc. Alguns dos experimentos em biologia gravitacional atualmente planejados são

  • Avaliação da cinemática da orientação das plantas na microgravidade e resposta à gravidade artificial
  • Efeito da microgravidade no crescimento esquelético, maturidade e metabolismo do cálcio
  • 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. Eles são:

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. UMA 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. O que eles são? 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 introdução

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.


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