Paso 1: Antecedentes y consideraciones generales de diseño
Centrífugas: Una introducción básica
Desde la Página de Wikipedia de centrifugadoras, "una centrífuga es una pieza de equipo... que pone un objeto en rotación alrededor de un eje fijo, aplicando una fuerza perpendicular al eje. La centrifugadora funciona utilizando el principio de sedimentación, donde aceleración centrípeta hace que sustancias más densas separar hacia fuera a lo largo de la dirección radial (la parte inferior del tubo). Por los objetos más ligeros tokens mismo tenderá a moverse a la parte superior (del tubo, en el cuadro de rotación, hacia el centro). "
Básicamente, una centrífuga es un dispositivo que hace girar un tubo que contiene una muestra líquida sobre un eje central. Esta rotación hace que la muestra a ser sometida a una fuerza centrípeta. Puesto que los tubos están orientados radialmente con la parte superior del tubo hacia el eje, la fuerza centrípeta simula una fuerza gravitatoria extrema en el tubo. Es como si usted estaba parado el tubo en el extremo en un laboratorio (o cocina) en Júpiter (sólo la centrifugadora realmente ejerce mucho más fuerza de atracción gravitatoria de Júpiter). Esta fuerza creciente causa las partes más pesadas de la muestra, como sólidos en suspensión y grasas para hundirse a la parte inferior del tubo, mientras que los componentes más ligeros, como líquidos, de flotador en la parte superior.
Centrífugas se emplean en química, biología y bioquímica para aislar y separar suspensiones. Sin embargo, recientemente han comenzado ver uso en gastronomía molecular, un campo de la ciencia de los alimentos que pretende utilizar principios científicos y técnicas en la preparación de alimentos. Poca documentación existe todavía, sin embargo, de recetas de comida preparada con centrífugas. Es el objetivo de este Instructable para comenzar a cambiar eso.
Objetivos de diseño
El objetivo general de este proyecto es crear una centrífuga capaz de girar hasta ocho muestras de 15mL a velocidades lo suficientemente altos para lograr la separación de las porciones de líquidos, sólidas y semisólidas de la muestra. Además de esta función, la centrífuga debe
- ser seguro durante el uso normal y en caso de falla.
- ser fácil de usar.
- ser sanitaria podría ser utilizado en la preparación de alimentos para el consumo humano.
- ser estéticamente agradable y personalizable para adaptarse a la decoración de una cocina.
Partes de la centrifugadora
Más detalle se indica en los pasos dedicados a cada sistema.
Transmisión (Paso 5): la transmisión es la porción de la centrifugadora que interactúa con un motor y transferencia de torque del motor al rotor. La transmisión debe ser lo suficientemente fuerte para soportar velocidades de rotación tan altas como la máxima de que el motor es capaz, además de un generoso margen de seguridad.
Rotor (Paso 6): el rotor es la parte de la centrifugadora que gira y asegura los tubos que contienen la muestra durante la operación. El rotor será de un máximo de ocho tubos de 15mL. Los tubos son cargados en el rotor en los soportes que gira para que, cuando la centrífuga está en reposo, los tubos cuelgan de manera vertical, y durante el funcionamiento, los tubos están radialmente, paralelo a la dirección de la fuerza centrípeta ejercida sobre ellos. El rotor debe ser bastante fuerte para sostener los tubos de muestras bajo las fuerzas centrípetas generadas a la máxima velocidad de giro de la centrífuga, además de un generoso margen de seguridad.
Caja de seguridad (Paso 7): el gabinete de seguridad contiene todas las partes móviles de la centrifugadora, excepto el motor. El recinto está diseñado para hacer dos cosas. En primer lugar, la caja impide cualquier objeto extraño la centrífuga durante la operación. En segundo lugar, el recinto es un escudo diseñado para evitar que cualquier parte de la centrifugadora, o los tubos de muestras, siendo expulsado de la máquina en caso de falla. El recinto está diseñado para proteger al operador de la centrifugadora y cualquier otra cosa que podría sufrir daños causados por un fallo mecánico de la centrifugadora.
Fuentes de inspiración
Como se mencionó en la introducción de este Instructable, la principal fuente de inspiración para este proyecto fue un artículo de Popular Science por Paul Adams. El Sr. Adams escribió una pieza de demostración que muestra cómo una centrifugadora podría ser utilizada en la preparación de alimentos, específicamente haciendo manteca de guisante de la grasa separada de un puré de guisantes. Fue este artículo que piqued interés en experimentar con la comida en una centrifugadora. Sin embargo, porque centrifugadoras son bastante caras, llegué a trabajar diseñando mi propio.
Antes de empezar el proyecto, había oído una historia acerca de cómo se utiliza una impresora 3D para producir un accesorio pequeño centrífuga para una herramienta giratoria Dremel. El proyecto, llamado el DremelFuge, es una fantástica prueba de concepto que impresión 3D puede hecho por solía hacer una centrífuga, sin embargo, hay algunas omisiones graves en el diseño, especialmente en lo relativo a la seguridad. El DremelFuge no tiene ningún tipo de recinto de seguridad. Si uno de los tubos de muestras separar del rotor durante el funcionamiento, podría causar lesiones graves, incluso mortales al operador o a otros. Incluso opera a la velocidad de giro mínima discuten en la página de Thingiverse, 3000 rpm, los tubos tienen una velocidad tangencial sobre de 70 mph, que, a pesar de que los tubos de muestra son pequeños y ligeros, es lo suficientemente rápido como para causar daño corporal. La broca verdaderamente aterradora es la discusión del funcionamiento de la DremelFuge en un mucho más rápido, 30.000 rpm. Con esta velocidad, los tubos de muestras tienen una velocidad tangencial de aproximadamente 715 mph! Esta velocidad es muy cercana a la velocidad del sonido y los tubos de muestras viajando a esta velocidad tendría más que suficiente energía cinética para producir daños graves para lo que puede golpear, incluyendo un cuerpo humano.
La última fuente de inspiración para el diseño de la centrifugadora en este Instructable vinieron de simplemente buscando en la web para otros ejemplos de centrífugas caseras. Una simple búsqueda en Google devolverá muchos ejemplos de centrífugas caseras. Algunos son mejores que otras, pero todas las ideas ofrecen de muchas maneras una centrifugadora podría ser diseñada desde cero.
