caracol

Una voluta es un pasaje curvo en forma de espiral que rodea el rodete de una turbina y dirige el fluido entrante hacia los álabes o palas con una turbulencia mínima. En una bomba o turbina centrífuga, la voluta convierte la descarga de alta velocidad del impulsor en un flujo de menor velocidad adecuado para la siguiente etapa o salida, reduciendo la pérdida de energía y la vibración. La forma no es una espiral simple, sino una cámara que se expande gradualmente y mantiene una velocidad aproximadamente constante a medida que el fluido viaja alrededor de la circunferencia, distribuyendo el flujo de manera uniforme a través de todos los puertos de entrada al rodete.

Las volutas aparecen en varios contextos. En turbomaquinaria, la voluta de una bomba recoge el fluido expulsado radialmente del impulsor y lo canaliza hacia la descarga; la voluta de una turbina (también llamada caja espiral) distribuye el agua entrante uniformemente alrededor de toda la circunferencia del rodete antes de que entre en los álabes guía. La voluta debe tener el tamaño correcto para el caudal de diseño; las volutas de tamaño insuficiente causan una caída de presión excesiva y generación de calor, mientras que las de tamaño excesivo reducen la eficiencia y aumentan el tamaño de la máquina.

Diseño y rendimiento

La sección transversal de la voluta generalmente se estrecha a medida que envuelve el rodete, siguiendo una curva involuta o logarítmica en unidades bien diseñadas. Las volutas de metal se funden como parte de la carcasa de la bomba o turbina, a menudo en hierro dúctil o bronce para resistencia a la corrosión en servicio de agua. El ángulo de la voluta, el radio de la lengüeta y la geometría de salida afectan la limpieza con la que el flujo entra en el impulsor o la turbina; un diseño deficiente crea zonas muertas donde puede iniciarse la cavitación o donde los vórtices giratorios desperdician energía. En las bombas centrífugas, la holgura entre la punta del impulsor y la entrada de la voluta (el cortador o la lengüeta) es crítica; si es demasiado grande, se produce recirculación, si es demasiado pequeña, se produce un bloqueo.

El término voluta probablemente deriva de su parecido con un pergamino enrollado visto desde arriba. En algunas tradiciones hidráulicas europeas, la voluta se llama carcasa espiral, particularmente en la nomenclatura de bombas, aunque voluta es estándar en aplicaciones de turbinas. El propósito de la voluta es fundamentalmente hacer coincidir la geometría del elemento giratorio con la tubería fija, evitando la expansión o contracción repentina que generaría ruido, cavitación y sobretensiones.

El desgaste y la erosión en las volutas suelen ocurrir en la lengüeta y en las zonas de alta velocidad donde las partículas abrasivas en el fluido rozan contra las paredes; esto estrecha el paso efectivo y degrada el rendimiento a lo largo de años de operación. El daño por cavitación aparece como picaduras en el lado de baja presión de la pared de la voluta, una señal de que la presión local ha caído por debajo de la presión de vapor. En el servicio a largo plazo, las volutas se pueden inspeccionar para detectar daños por erosión y, en algunos diseños, se pueden perforar o revestir para restaurar las holguras.