El número de Froude es el equivalente en flujo de canal abierto al número de Reynolds — en lugar de comparar las fuerzas inerciales con la fricción viscosa, las compara con la gravedad. Esa sola razón predice si un río, canal o casco de barco se mueve en un régimen profundo dominado por la gravedad o en uno poco profundo dominado por la inercia, y señala exactamente dónde se formará un salto hidráulico. Esta calculadora aplica Fr = v/√(gL) a tus propias condiciones de flujo, clasifica el resultado, y puede despejar hacia atrás una variable faltante cuando conoces el número de Froude que buscas.
Cómo funciona la Calculadora del Número de Froude
El número de Froude es una razón entre la velocidad de un flujo y la velocidad de una pequeña onda gravitacional que viaja en su superficie, √(gL). Cuando Fr es menor que 1, el flujo se mueve más lento que esa velocidad de onda, así que las perturbaciones superficiales pueden propagarse tanto aguas arriba como aguas abajo — esto es flujo subcrítico. Cuando Fr supera 1, el flujo sobrepasa sus propias olas superficiales, así que las perturbaciones solo pueden viajar aguas abajo — esto es flujo supercrítico. La transición en Fr = 1 no es gradual: se manifiesta físicamente como un salto hidráulico, un aumento abrupto y turbulento en la elevación de la superficie que disipa el exceso de energía cinética del flujo.
Entradas y qué significan
La velocidad (m/s) es la velocidad promedio del flujo. La longitud característica (m) depende del contexto: para flujo en canal abierto suele ser la profundidad hidráulica (área de flujo de la sección transversal dividida entre el ancho de la superficie libre), mientras que para un casco de barco es la eslora de flotación. La aceleración de la gravedad (m/s²) tiene por defecto la gravedad estándar de la Tierra, 9.81 m/s², y rara vez necesita ajustarse — pero el campo existe para contextos de modelado especializados. Como L está bajo una raíz cuadrada, duplicarla solo aumenta el denominador cerca de un 41%, mientras que duplicar la velocidad duplica Fr directamente — la velocidad suele ser la entrada con más influencia sobre el resultado.
Límites y casos extremos
El número de Froude asume una única superficie libre bien definida y una escala de longitud que representa de forma significativa la profundidad del flujo o la geometría del casco — no captura efectos tridimensionales, interferencia de olas entre múltiples cascos, ni compresibilidad. Para barcos, la regla práctica de Fr ≈ 0.4 de velocidad de casco es una guía útil de planeo/desplazamiento, no un límite físico estricto — muchos cascos operan algo por encima o por debajo dependiendo de la forma del casco. Para el diseño de canales y vertederos, siempre verifica las predicciones de salto hidráulico contra un modelado hidráulico específico del sitio; esta calculadora da la clasificación y el umbral, no un cálculo completo de pérdida de energía o longitud del salto.