El número de Froude (Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y las fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido. Debe su nombre al ingeniero hidrodinámico y arquitecto naval inglés William Froude (1810 - 1879). De esta forma, el número de Froude se puede escribir como:


Descripción

Las fuerzas de inercia (), con base en el segundo principio de la dinámica, se definen como el producto entre la masa () y la aceleración (), pero, como nos referimos a un fluido, escribiremos la masa como densidad por volumen. En forma dimensional se escribe:

Para simplificar la definición de fuerzas de inercia en nuestro sistema, escribiremos:

Donde y serán, respectivamente, una distancia y un tiempo característicos de nuestro sistema.


El peso (P) resulta ser el producto entre la masa y la aceleración de la gravedad.

Que, igualmente, para simplificar, reescribiremos así:

Por lo que la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad se puede escribir así:

Entonces, se define el número de Froude:

  • - masa volumétrica o densidad [kg/m³]
  • - parámetro de longitud [m]
  • - parámetro temporal [s]
  • - parámetro de velocidad [m/s]
  • - aceleración de la gravedad [m/s²]

Número de Froude en canales abiertos

En la zona más alta del aliviadero, justo antes de caer el agua, se cumple que por lo que el régimen es crítico.

El número de Froude en canales abiertos nos informa del estado del flujo hidráulico.​ El número de Froude en un canal se define como:​

Siendo:​

  • - velocidad media de la sección del canal [m/s]
  • - profundidad hidráulica () [m], siendo A el área de la sección transversal del flujo y T el ancho de la lámina libre
  • - aceleración de la gravedad [m/s²]

En el caso de que:

  • Sea el régimen del flujo será supercrítico
  • Sea el régimen del flujo será crítico
  • Sea el régimen del flujo será subcrítico

Bibliografía

  • Hidráulica de los canales abiertos. Ven Te Chow. 1982. ISBN 968-13-1327-5
  • Mott, Robert L. Mecánica de Fluidos. Sexta Edición. Editorial Pearson. México, 2006.
  • Streeter, V. Mecánica de Fluidos. Novena Edición. Editorial McGrawHill. Colombia, 2000.

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