Definizione e principio
Il metodo del punto di bolla è il più usato per la determinazione della dimensione dei pori. Si basa sul fatto che, per un dato fluido e una data dimensione dei pori con una bagnatura costante, la pressione richiesta per forzare una bolla d’aria attraverso il poro è inversamente proporzionale alla dimensione del foro.
La teoria della capillarità afferma che l’altezza di una colonna d’acqua in un capillare è indirettamente proporzionale al diametro del capillare.
Le forze di tensione superficiale tengono su l’acqua nel capillare e come il suo diametro si riduce, il peso nella colonna d’acqua diventa più alto. L’acqua può essere spinta verso il basso con una pressione che ha la stessa altezza equivalente a quella della colonna d’acqua. Così, determinando la pressione necessaria per forzare l’acqua fuori dal capillare, si può calcolare il diametro del capillare.
In pratica, la dimensione dei pori dell’elemento filtrante può essere stabilita bagnando l’elemento con il fluido e misurando la pressione alla quale il primo flusso di bolle viene emesso dalla superficie superiore dell’elemento.
Procedura
La procedura per il test del punto di bolla è descritta nel metodo F316 della American Society for Testing and Materials Standard (ASMT).
La parte superiore del filtro è messa in contatto con il liquido, la parte inferiore con l’aria, il portafiltro è collegato ad una fonte di pressione regolata. Si aumenta gradualmente la pressione dell’aria e si nota la formazione di bolle sul lato liquido. A pressioni inferiori al punto di bolla, il gas passa attraverso il filtro solo per diffusione, ma quando la pressione è abbastanza alta da staccare il liquido dai pori, inizia il flusso di massa e si vedono le bolle.
La pressione iniziale del test delle bolle determina la dimensione (e la posizione) del foro più grande, la pressione del punto di bolla aperta determina la dimensione media dei pori dell’elemento. Quest’ultima può essere influenzata dalla velocità del flusso oltre che dalla pressione.
La relazione teorica tra questa pressione di transizione e la pressione del punto di bolla è:
D = (4g x cos q) / P
dove:
P = pressione del punto di bolla
g = tensione superficiale del liquido (72 dines/cm per l’acqua)
q = angolo di contatto liquido-solido (che per l’acqua è generalmente assunto come zero)
D = diametro del poro
Siccome nessun poro in un elemento filtrante pratico ha probabilmente la forma di un tubo capillare, è necessario introdurre un fattore di correzione K nella formula.
Siccome g e q sono costanti, la formula può essere semplificata introducendo un fattore empirico K1 che dipende dal materiale del filtro e dalla forma delle unità dipendenti:
D = K1 / P
D è di nuovo il diametro medio massimo dei pori in mm.
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