Una carcasa de voluta se conoce comúnmente como cámara de entrada de agua en forma de A, abreviada como "concha de caracol". Para garantizar un suministro uniforme de agua al mecanismo de agua guía, la sección transversal del mismo disminuye gradualmente. Además, puede crear el remolino necesario para reducir la carga de trabajo del mecanismo de guía de agua.
Debe dimensionarse adecuadamente para minimizar las pérdidas hidráulicas y reducir las dimensiones de la planta y las inversiones en ingeniería civil. Se trata de una disposición cerrada de hormigón armado o metálica, adaptable a diversas necesidades de altura y capacidad. La concha de caracol es la cámara de admisión más utilizada en las turbinas de reacción.
Clasificación:
Las carcasas de turbinas se pueden dividir en metálicas y de hormigón.
Metal:
El ángulo formado por la sección desde el extremo de la nariz hasta la sección de entrada se llama ángulo incluido de la concha del caracol. Las turbinas de gran altura utilizan principalmente metal. El metal se puede clasificar en soldado, fundido-soldado y fundido según sus métodos de fabricación. El tipo estructural de metal está estrechamente relacionado con la altura y el tamaño de la turbina. Las turbinas fundidas, soldadas y fundidas se utilizan generalmente para turbinas de flujo mixto de gran altura con un diámetro D1<3m. La sección transversal del metal suele ser circular para ahorrar acero, y el espesor de las placas de acero debe variar según las diferentes condiciones de tensión de la sección. Generalmente, el grosor de la sección de entrada de la concha del caracol es mayor y disminuye hacia el extremo de la nariz.
La situación de tensiones del metal es compleja e implica no sólo tensiones en las paredes delgadas causadas por la presión interna del agua, sino también tensiones locales causadas por diferencias en la rigidez en la conexión entre la concha del caracol y el anillo del asiento y en la conexión entre placas de acero de diferentes espesores. dentro de la misma sección axial.
La resistencia del caparazón del caracol debe calcularse en función de la presión interna del agua, suponiendo que la presión interna del agua del caparazón del caracol la soporta enteramente el propio caparazón del caracol, para determinar el espesor de la placa de acero del caracol y garantizar su funcionamiento normal. Además de la tensión de la pared delgada, debido a la gran rigidez y la pequeña deformación de los bordes del disco del anillo del asiento, la concha del caracol puede considerarse conectada rígidamente al anillo del asiento, lo que genera tensiones locales adicionales en la placa de acero de la concha del caracol. Además, en la conexión de placas de acero de diferentes espesores dentro de la misma sección axial, también se generarán tensiones locales adicionales debido a los diferentes espesores de las placas de acero, similar a la situación en la conexión entre la concha del caracol y el anillo de asiento. El cálculo de resistencia de esta pieza puede referirse a materiales relevantes.
Las turbinas de flujo mixto de altura grande y media generalmente utilizan estructuras soldadas de placas de acero. La unión entre la concha del caracol y el anillo del asiento también está soldada. El número de secciones soldadas para conchas de caracol soldadas no debe ser demasiado pequeña, ya que afectará el rendimiento hidráulico de la concha de caracol. Sin embargo, utilizar demasiadas secciones para hacer que el perfil de la concha del caracol sea lo más liso posible y mejorar su rendimiento hidráulico traerá dificultades y aspectos antieconómicos a la fabricación e instalación.
Las conchas de caracol fundidas tienen mayor rigidez y pueden soportar cierta presión externa, a menudo sirven como puntos de apoyo de las turbinas y disponen directamente sobre ellas el mecanismo de guía y sus dispositivos de transmisión. Las conchas de caracol fundidas generalmente no están completamente enterradas en concreto. Según los diferentes cabezales de aplicación, se pueden utilizar diferentes materiales para las conchas de caracol fundidas. El hierro fundido se utiliza generalmente para unidades pequeñas con alturas inferiores a 120 m; el acero fundido se utiliza principalmente cuando la altura supera los 120 m; y el acero inoxidable también se puede utilizar para conchas fundidas de caracoles cuando la cabeza es muy alta y el agua contiene una gran cantidad de partículas sólidas.
Las conchas de caracol fundidas y soldadas son adecuadas para turbinas de flujo mixto de gran altura y dimensiones pequeñas, similares a las conchas de caracol fundidas. La capa exterior de las conchas de caracol soldadas se prensa a partir de placas de acero, y las paletas guía fijas y los anillos de asiento generalmente se funden y luego se sueldan para formar una parte integral. Se requiere el tratamiento térmico necesario después de la soldadura para eliminar la tensión de soldadura.
Conchas de caracol de hormigón:
Generalmente se utilizan para centrales eléctricas grandes y medianas con alturas inferiores a 40 m, creadas principalmente como una cavidad en espiral directamente dentro de un gran volumen de hormigón en la parte submarina de la central eléctrica. Al verter la parte submarina de la central eléctrica, se preinstala la plantilla en espiral, y después de retirar la plantilla, se convierte en la concha de caracol. Para fortalecer la concha de caracol, se añade una gran cantidad de barras de refuerzo al hormigón, por lo que a veces también se le llama conchas de caracol de hormigón armado.