Fundamentos

La determinación de la viscosidad por mediante viscosimetría de caída de bolas o método de Stokes se basa en la medida del tiempo que tarda en caer un cuerpo esférico a través de un líquido cuya viscosidad se quiere determinar.

Para comprender su fundamento supongamos que una partícula perfectamente esférica de densidad δp y radio rp es sumergida en el seno de un fluido cuya densidad es δL y su viscosidad ηL. Al soltar la partícula esférica, si la densidad de la partícula es mayor que la del fluido, ésta caerá por acción de su propio peso. En el seno del fluido viscoso la esfera estará sujeta a la acción de la fuerza peso (P), el empuje (E) y fuerza de rozamiento (Fr). El empuje, como se enuncia en el principio de Arquímedes, es una fuerza ascendente que experimenta un cuerpo cuando se encuentra total o parcialmente sumergido en un fluido. Esta fuerza será en magnitud igual al peso del volumen del fluido desalojado por el cuerpo y se calcula como el producto entre el volumen sumergido del cuerpo (Vsum) y el peso específico del fluido (Ecuación 16). La fuerza de rozamiento (Fr) o fuerza de arrastre viscosa se origina entre las capas de fluido viscoso y se opone al movimiento de las mismas. En el seno del fluido, se propone que existe una capa muy delgada de fluido en contacto con el cuerpo. Cuando el cuerpo se mueve a través del fluido esta capa también lo hace y experimenta una fuerza de rozamiento con respecto a la capa del mismo fluido que se ubica adyacente a ella. Las sucesivas capas de fluido, próximas al objeto, producen fuerzas de rozamiento entre sí, y el resultado final es una fuerza opuesta al movimiento de la primera capa (adherida al cuerpo) que frena el desplazamiento del cuerpo en el fluido.