La turbina Kaplan es una turbina de agua. La turbina Kaplan es una turbina de sobrepresión. Los álabes guía de la turbina Kaplan instalados aguas arriba del rodete generan un remolino en el agua del motor. Cuando el agua fluye a través de la turbina de agua, el impulso del agua del motor actúa sobre las palas del rotor. Esto hace que el corredor rote.
Las turbinas Kaplan se utilizan a una altura de unos 2 m a 80 m y un flujo de volumen entre 1 m³/s y 250 m³/s. Por lo tanto, se utilizan en el rango de presión baja y media. Las turbinas Kaplan se instalan, por ejemplo, en centrales de pasada y mareomotrices. La turbina Kaplan está diseñada como una turbina de bul bo en las centrales mareomotrices, por ejemplo. Las turbinas Kaplan alcanzan una eficiencia máxima de hasta el 95 por ciento. La figura 1 muestra un diagrama esquemático de una turbina Kaplan.
A diferencia de la turbina de hélice, en la turbina Kaplan no sólo los álabes guía sino también los del rotor son móviles y controlables. Esto permite cambiar el ángulo de ataque tanto de las palas guía como de las palas del rotor al flujo de agua. Esto permite una optimización de la carga de la cuchilla a diferentes velocidades de flujo de agua. La turbina Kaplan tiene de 3 a 8 palas ajustables. Debido a la ajustabilidad de las palas del rotor, las pérdidas de eficiencia fuera de la operación de carga nominal pueden mantenerse bajas. Por lo tanto, a un 30 a 100 por ciento del flujo de volumen nominal, la eficiencia es de alrededor del 80 por ciento y hasta el 95 por ciento. Además, las palas del rotor de la turbina Kaplan realizan una función de bloqueo. Así el flujo de agua detrás del corredor puede ser cerrado. Esto significa que no se requiere un dispositivo de cierre adicional para los sistemas pequeños.
La turbina Kaplan puede diseñarse con eje vertical, horizontal o ligeramente inclinado. Una turbina Kaplan de bulbo es una turbina Kaplan de eje horizontal. El eje de entrada, la turbina de agua y el tubo de succión están dispuestos casi linealmente. Debido a la menor necesidad de espacio de la góndola, los costos se reducen en comparación con el diseño con otra turbina de agua. La turbina de bulbo tipo S, la turbina de bulbo de engranaje cónico o la turbina de bulbo con engranaje representan otros diseños especiales de la turbina de bulbo Kaplan. Se utilizan en pequeñas centrales hidroeléctricas.
La turbina de flujo rectilíneo representa otro diseño de la turbina Kaplan. También se conoce como Strafloturbina. Una Strafloturbina tiene un generador de anillo externo. El generador del anillo exterior está instalado en el corredor de la turbina de agua. El estator del generador, dispuesto concéntricamente, está situado fuera del tubo de flujo. Este diseño permite construcciones compactas.
Kaplan turbine