Viscosímetro de bola de caída vertical

Se pueden utilizar muchos métodos para medir la viscosidad de un fluido. Estos fenómenos generalmente se basan en uno de tres fenómenos: una superficie en movimiento en contacto con el fluido, un objeto que se mueve a través del fluido y el fluido que fluye a través de un componente resistivo. Estos fenómenos utilizan los tres viscosímetros principales de la industria, a saber, viscosímetros de bola rotacional y descendente y viscosímetros capilares. Los viscosímetros de bola descendente se utilizan comúnmente para medir la viscosidad de líquidos y gases newtonianos. Este método aplica las leyes de movimiento de Newton en equilibrio de fuerzas cuando la bola que cae alcanza su velocidad final. Según las leyes del movimiento de Newton para una pelota que cae, existen flotabilidad, gravedad y resistencia, y estas tres fuerzas llegan a una fuerza neta de cero. La fuerza de arrastre se puede obtener a partir de la ley de Stokes, que es válida para números de Reynolds menores que 1.

Los viscosímetros de bola descendente son muy adecuados para medir la viscosidad de fluidos y el método está descrito en normas internacionales. En la norma internacional G, el método difiere de los principios descritos en la Ref. Estos estándares describen un método de tubo inclinado en el que el tubo de caída de bola está inclinado 10 grados desde la vertical. Además, para diferentes rangos de medición de viscosidad dinámica, se utilizan seis bolas con diferentes diámetros, y se puede seleccionar la bola apropiada cuando el tiempo de caída de la bola no es menor que el tiempo mínimo de caída registrado durante la prueba. El movimiento de rodadura y deslizamiento de la bola a través del líquido de muestra a veces se encuentra en un tubo de medición cilíndrico inclinado. La viscosidad de la muestra está relacionada con el tiempo que tarda la bola en caer una distancia específica y los resultados de la prueba se expresan como viscosidad dinámica.

Aunque el método de la bola que cae está bien establecido y descrito en las normas internacionales, operar este tipo de viscosímetro es algo inconveniente. Por ejemplo, un viscosímetro requiere seis bolas de diferentes diámetros para medir diferentes rangos de viscosidad, y el usuario debe realizar pruebas para seleccionar las bolas adecuadas. Además, es difícil determinar dónde la bola que cae alcanza su velocidad final, es decir, si la distancia entre la línea de grabación inicial y la posición inicial de caída es suficiente. Además, el viscosímetro de tubo inclinado está a 10 grados de la vertical; por lo tanto la pelota que golpea el suelo no sólo cae, sino que también rueda. Este fenómeno es diferente de las condiciones de derivación del método de la bola que cae. Por lo tanto, el propósito de este estudio es desarrollar un nuevo método basado en el método tradicional de caída de bolas mientras se derivan las ecuaciones dinámicas que describen el comportamiento de la caída de bolas en tubos verticales. Dado que este tipo de viscosímetro es perpendicular al suelo, aquí se le denomina viscosímetro de bola de caída vertical.