Punto de burbujeo

Definición y principio

El método del punto de burbujeo es el mas extendido para la determinacion del tamaño de poro de un filtro. Se basa en el echo de que, para un fluido dado y tamaño de poro con humectacion constante, la presion requerida para forzar las burbujas de aire a través del poro es inversamente proporcional al tamaño del agujero.

La teoría de capilaridad dice que la altura de la columna de agua en un capilar es indirectamente proporcional al tamaño del capilar.

Las fuerza de tension superficial sujeta el agua en el capilar y cuando su diámetro disminuye, el peso en la columna de agua crece. El agua puede ser nuevamente empujada hacia abajo con una presion equivalente en altura a la columna de agua. Entonces si determinamos cual es la presion necesaria para forzar el agua fuera del capilar, se puede calcular el diámetro del capilar.

En la practica, el tamaño de poro del filtro puede establecerse mediante la humectacion del elemento con el fluido y medicion de la presión a la cual comienza el flujo de burbujas emergentes desde la superficie superior del elemento.

El procedimiento del test de punto de burbujeo ha sido descrito por la "American Society for Testing and Materials Standard (ASMT) Method F316" y se describe a continuacion:

La parte superior del filtro se pone en contacto con el liquido y el fondo con aire, el fijador del filtro se conecta con una fuente de presión regulada. La presión del aire se aumenta gradualmente creando burbujas en el liquido de la parte superior. A presiones menores que el punto de burbujeo, el gas pasa a traves del filtro por difusion, pero cuando la presion es suficientemente mayor para desplazar liquido de los poros, provoca un flujo neto global y comienzan a verse las burbujas.

La presión inicial aplicada determina el tamaño (y localización) de los agujeros de mayor tamaño; la presión en el punto de burbujeo libre/abierto determina el tamaño de poro significativo del elemento. Este ultimo puede verse afectado por la velocidad de flujo y presión. La relación teorética entre la presión de transición y la presión del punto de burbujeo es la siguiente:

D = (4g x cos q) / P

donde:
    P = presión de punto de burbujeo
    g = tension superficial del liquido (72 dynas/cm por agua)
    q = Angulo de contacto liquido-sólido (que en el agua es generalmente cero)
    D = diámetro del poro

Dado que los poros de un elemento de filtro en la practica no son flexibles como los tubos capilares es necesario introducir un factor de corrección de forma (k) en la formula.
Dado que g y q son constantes, la formula puede simplificarse introduciendo un factor empírico K₁ dependiendo de material del filtro y unidades utilizadas:

D = K₁ / P

D es de nuevo el diámetro máximo de media de los poros en mm.

Arreglo del filtro y sujeción del filtro

Conexión entre el sujeto del filtro a un sistema de regulación de la presión

Aspecto de las burbujas

Ventajas

Una de las principales ventajas de este ensayo es que puede realizarse en filtros para cualquier aplicacion y tipo. Es un test no-destructivo, que no contamina el filtro y puede utilizarse para determinar la integridad de un filtro en cualquier momento y establecer clasificación como absoluto.

En el futuro, con tecnología computacional y software mas avanzado para su funcionamiento y control, se podría utilizar los datos del rango de flujo o aumento de presión para determinar de manera mas precisa que pasa en una muestra cuando el punto de burbujeo se alcanza, como puede ser el proceso de difusión.

Sources: 'Filters and Filtration Handbook', T Christopher Dickenson, Elsevier, January 1, 1997

             'Membrane filtration', Thomas D. Brock, Science Tech, Inc. Madison

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