- Número de Froude
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El número de Froude (Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y la 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:
Contenido
Descripción
Las fuerzas de inercia (F), en base al segundo principio de la dinámica, se define como el producto entre la masa (m) y la aceleración (a), 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 l y t 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:
P = ρgl3
Entonces la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad se puede escribir así:
Entonces se define el número de Froude:
- ρ - masa volumétrica o densidad [kg/m³]
- l - parámetro de longitud [m]
- t - parámetro temporal [s]
- v - parámetro de velocidad [m/s]
- g - 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 Fr = 1 por lo que el régimen es crítico.
El número de Froude en canales abiertos nos informa del estado del flujo hidráulico.[1] El número de Froude en un canal se define como:[2]
Siendo:[3]
- v - velocidad media de la sección del canal [m/s]
- DH - Profundidad hidráuilica (A / T) [m]. Siendo A el área de la sección transversal del flujo y T el ancho de la lámina libre.
- g - aceleración de la gravedad [m/s²]
En el caso de que:
- Sea FR > 1 el régimen del flujo será supercrítico
- Sea FR = 1 el régimen del flujo será crítico
- Sea FR < 1 el régimen del flujo será subcrítico
Véase también
Referencias
- 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.
Categorías:- Hidráulica
- Números adimensionales
![\left[F_{\mbox{Inercia}}\right]=\left[m a \right]= \left[\rho V a\right]=\left[ \frac{M L^4}{L^3T^2}\right] = \left[ \frac{M L}{T^2}\right]](1/f7179710dde4bc2024396e665b23bdb0.png)
![\left[P\right]=\left[\rho V g\right]=\left[ \frac{M L}{T^2}\right]](f/60f771094d121c8e30a05439ab58327a.png)
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