Calculadora del número de Froude

El número de Froude es una razón adimensional que compara la inercia del fluido con el efecto restaurador de la gravedad. Es especialmente importante en hidráulica de canales abiertos, aliviaderos, ríos, diseño naval, estudios de ondas y otros flujos con superficie libre. Esta calculadora usa Fr = v/√(gL), donde v es una velocidad representativa, g es la aceleración gravitatoria y L es una longitud característica. Se toma una gravedad estándar de 9.80665 metros por segundo al cuadrado. La elección de la longitud característica depende del problema. En canales abiertos rectangulares, la profundidad hidráulica suele ser el área de flujo dividida entre el ancho de la superficie y coincide con la profundidad física en un canal rectangular ancho. En arquitectura naval se suele usar la eslora de flotación para comparar la generación de olas de los buques. La velocidad y la longitud deben usar unidades compatibles para que la razón final sea adimensional. Un número de Froude menor que uno describe un flujo subcrítico. Las perturbaciones superficiales pueden viajar tanto aguas arriba como aguas abajo, y los controles aguas abajo pueden influir en el nivel aguas arriba. Cuando Fr es igual a uno, la velocidad de las ondas coincide con la velocidad media del flujo, lo que produce flujo crítico y energía específica mínima para un caudal dado. Por encima de uno, el flujo es supercrítico: las perturbaciones no se propagan aguas arriba, el flujo tiende a ser poco profundo y rápido, y puede aparecer un resalto hidráulico al pasar a condiciones subcríticas. Los resaltos disipan mucha energía y suelen contenerse deliberadamente en cuencos amortiguadores diseñados aguas abajo de compuertas o aliviaderos. Esta clasificación sencilla se aplica de forma más directa a canales abiertos cuando se usa la profundidad hidráulica. Los canales reales pueden tener velocidad no uniforme, geometría irregular, pendiente del fondo, turbulencia y zonas de flujo rápidamente variado que exigen un análisis más detallado. En buques, el número de Froude ofrece una condición de semejanza útil para modelos a escala porque el patrón de olas depende mucho de la gravedad. No sustituye la semejanza del número de Reynolds para los efectos viscosos. Usa esta calculadora para comprobaciones rápidas, escalado de modelos, ensayos en canales e interpretación hidráulica preliminar; para decisiones finales, aplica ecuaciones específicas de la geometría y las normas locales.