Definición y principio
El método del punto de burbuja es el más utilizado para la determinación del tamaño de los poros. Se basa en el hecho de que, para un fluido y un tamaño de poro dados con una humectación constante, la presión necesaria para forzar una burbuja de aire a través del poro es inversamente proporcional al tamaño del orificio.
La teoría de la capilaridad establece que la altura de una columna de agua en un capilar es indirectamente proporcional al diámetro del capilar.
Las fuerzas de tensión superficial sostienen el agua en el capilar y, a medida que su diámetro se hace más pequeño, el peso en la columna de agua es mayor. El agua puede ser empujada hacia abajo en una presión que tiene la misma altura equivalente que la de la columna de agua. Así, determinando la presión necesaria para forzar la salida del agua del capilar, se puede calcular el diámetro del mismo.
En la práctica, el tamaño de los poros del elemento filtrante puede establecerse mojando el elemento con el fluido y midiendo la presión a la que se emite el primer chorro de burbujas desde la superficie superior del elemento.
Procedimiento
El procedimiento para la prueba del punto de burbuja se describe en el método F316 de la American Society for Testing and Materials Standard (ASMT).
La parte superior del filtro se pone en contacto con el líquido, la parte inferior con el aire, el portafiltro se conecta a una fuente de una presión regulada. Se aumenta gradualmente la presión del aire y se observa la formación de burbujas en el lado del líquido. A presiones inferiores al punto de burbuja, el gas pasa a través del filtro sólo por difusión, pero cuando la presión es lo suficientemente alta como para desalojar el líquido de los poros, comienza el flujo masivo y se observan las burbujas.
La presión inicial de la prueba de burbuja determina el tamaño (y la ubicación) del agujero más grande, la presión del punto de burbuja abierto determina el tamaño medio de los poros del elemento. Este último puede verse afectado por la velocidad de flujo así como por la presión.
La relación teórica entre esta presión de transición y la presión del punto de burbuja es:
D = (4g x cos q) / P
donde:
P = presión del punto de burbuja
g = tensión superficial del líquido (72 dinas/cm para el agua)
q = ángulo de contacto líquido-sólido (que para el agua se supone generalmente nulo)
D = diámetro del poro
Como es probable que ningún poro de un elemento filtrante práctico tenga forma de tubo capilar es necesario introducir un factor de corrección de forma K en la fórmula.
Como g y q son constantes, la fórmula puede simplificarse introduciendo un factor empírico K1 que depende del material del filtro y de la forma de las unidades empleadas:
D = K1 / P
D es de nuevo el diámetro medio máximo de los poros en mm.