Número de Weber
Calcule o adimensional We = (ρ·v²·L)/σ, que compara forças inerciais e de tensão superficial.
We
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Número de Weber: We = ρ·v²·L/σ
O número de Weber é uma razão adimensional entre forças inerciais e tensão superficial: We = ρ·v²·L/σ, em que ρ é a densidade (kg/m³), v é a velocidade (m/s), L é um comprimento característico, como o diâmetro de uma gota ou jato em m, e σ é a tensão superficial (N/m). Veja a água (ρ = 1.000, σ = 0,072) a v = 2 m/s numa gota de L = 1 cm: dá We ≈ 555, ou seja, a inércia vence e a gota tende a romper. Quando o We é pequeno, quem manda é a tensão superficial e as gotas seguem esféricas e estáveis, como uma gota de torneira que se forma devagar. Quando o We é grande, a inércia assume e as gotas se fragmentam em outras menores, que é a atomização. Uma gota de chuva ao atingir o solo chega a We ~ 100–1.000 e estilhaça numa coroa de gotículas secundárias. Em sprays, o tamanho da gota resultante é inversamente proporcional a We. Weber também se liga à cavitação e à oscilação de bolhas em líquido.
Aplicações
Aparece na injeção de combustível em motores diesel e GDI, onde a atomização define a combustão; na pulverização agrícola de defensivos, no controle de deriva; na impressão ink-jet, em que a estabilidade da gota é tudo; na microfluídica, para formar emulsões e gotas em lab-on-a-chip; nos sprays cosméticos e farmacêuticos; e na atomização de metais para fundição.
Perguntas frequentes
Qual o We crítico para ruptura? Para uma gota em corrente de ar, a ruptura começa por volta de We ≈ 12, o chamado modo bolsa. Passando de We > 350, a gota se desintegra catastroficamente. Os limiares variam com a geometria e com a viscosidade, descrita pelo número de Ohnesorge.
Weber vs Reynolds, quando usar cada um? Re pesa inércia contra viscosidade e manda no escoamento em tubos e em torno de objetos. We pesa inércia contra tensão superficial e manda nas interfaces, ou seja, gotas, jatos, sprays e bolhas. É na atomização que os dois entram em cena ao mesmo tempo.
Por que We é crítico em impressão ink-jet? Baixo demais, a gota nem se desprende do bico. Alto demais, ela se fragmenta em satélites e arruína a resolução. As cabeças industriais precisam ficar dentro de uma janela estreita de We e Ohnesorge.
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