Número de Froude y descarga crítica

Arriba: comportamiento de la profundidad de descarga h de un flujo en canales abiertos en una perturbación permanente, abajo: propagación de una onda superficial después de una perturbación momentánea (punto rojo, líneas azules = frentes de perturbación)

1 descarga subcrítica, 2 descarga crítica, 3 descarga supercrítica

Descarga subcrítica

Las perturbaciones en el comportamiento de la descarga son perceptibles río arriba. La velocidad de flujo v es menor que la velocidad de propagación c de una onda superficial. La descarga subcrítica tiene normalmente una profundidad de descarga h mayor y una velocidad de flujo v menor.


Descarga crítica

Las perturbaciones en el comportamiento de la descarga no son perceptibles río arriba. La velocidad de flujo v es igual que la velocidad de propagación c de una onda superficial.


Descarga supercrítica

Las perturbaciones en el comportamiento de la descarga no son perceptibles río arriba. La velocidad de flujo v es mayor que la velocidad de propagación c de una onda superficial.


El número de Froude describe el comportamiento de la velocidad de flujo v respecto a la velocidad de propagación c de una onda superficial y sirve, por tanto, como medida para la descarga subcrítica y supercrítica. El mismo número de Froude significa un flujo en canales abiertos con similitud dinámica.

Fr < 1: subcrítico

Fr = 1: crítico

Fr > 1: supercrítico

Diagrama de energía específica con número de Froude

E energía específica, Fr número de Froude

El flujo en canales abiertos tiene muchas similitudes con el flujo compresible. En ambos casos hay un número característico adimensional (Froude o Mach), que caracteriza al flujo. Muchas de las diferencias entre la descarga subcrítica y supercrítica tienen analogías en el flujo subsónico y supersónico.

Descarga crítica (número de Froude=1)

En la energía específica mínima Emin, la profundidad de descarga h corresponde a la profundidad crítica hc. En este punto, el número de Froude es Fr=1; hay una descarga crítica y la velocidad de propagación c es igual que la velocidad de flujo v. También en este punto la fuerza específica F en el canal es mínima.

Ejemplos donde pueden producirse profundidades críticas (descarga crítica)

  1. profundidad crítica cerca de caída libre

  2. modificación de la pendiente del fondo

  3. flujo sobre un vertedero de cresta ancha

  4. resalto hidráulico

Diseño del resalto hidráulico con distintos números de Froude