La turbina Kaplan es una turbina de agua que utiliza una hélice con palas y compuertas que se ajustan automáticamente. Las turbinas Kaplan son ideales para baja carga o situaciones de dinámica de baja presión de agua, y a menudo están situadas en lugares donde dicha turbina es necesaria dadas las condiciones del flujo del río. Las turbinas Kaplan permiten una mayor producción de energía hidroeléctrica de lo que era posible con diseños anteriores restringidos por el tamaño de la hélice y el flujo de agua.
Una turbina de agua es una especie de motor rotativo que produce energía recolectada de corrientes de agua, típicamente ríos. Las turbinas Kaplan, al igual que otros tipos de turbinas, se desarrollaron durante la Revolución Industrial con el propósito de generar energía localizada en la fabricación. Victor Kaplan, un profesor de ingeniería austriaco, concibió la turbina Kaplan en 1913 pero, debido a problemas iniciales con el diseño, no pudo realizar ninguna fabricación generalizada hasta años después.
La turbina Kaplan mejoró un tipo de turbina anteriormente popular mediante el uso de una hélice diferencial autoajustable. También cuenta con el uso de compuertas ajustables para dirigir y controlar la presión del agua, con una cámara que contiene la propia hélice. Este tipo de turbina es uno de los tipos de turbina de hélice más utilizados en casos de alta corriente de agua y producción de energía de baja carga.
El diseño de la turbina Kaplan utiliza un tubo que fluye hacia adentro que sirve como cámara de compresión con una serie de compuertas ajustables. A medida que se introduce agua a través de una compuerta de entrada, el fluido se presuriza cada vez más a medida que se mueve a través de la turbina y cede su energía. El agua que entra se orienta en un ángulo dentro del tubo que abarca la hélice y su eje, lo que hace que la hélice gire.
Para recuperar la pérdida potencial de energía, la turbina Kaplan cuenta con una compuerta de salida que ralentiza el flujo de agua cuando sale de la cámara. Las palas y compuertas ajustables permiten que la turbina funcione continuamente a través de diferentes condiciones de flujo de agua. Estas características ayudan a evitar pérdidas en la presión de la cámara que resultarían en cavitaciones u ondas de choque que ocurren en hélices cerradas bajo condiciones de fluido a baja presión.
Las turbinas Kaplan son caras de fabricar. Por lo general, esto se debe a los materiales involucrados y al gran tamaño de las unidades en sí. A pesar de esto, la eficiencia de la turbina, la potencia de salida y la capacidad de operar continuamente durante varias décadas la convierten en un diseño popular en aplicaciones hidroeléctricas.
Su uso de la corriente de agua natural y su método eficiente de producción de energía significan que las turbinas Kaplan proporcionan una fuente de energía limpia y renovable. A pesar de su producción de energía limpia, los ejes de las turbinas de Kaplan funcionan con fluidos lubricantes como el aceite hidráulico. La atención especial al mantenimiento de los sellos y la prevención de la pérdida de fluido asegura que el aceite no contamine la vía fluvial de una localidad determinada.