Uma turbina hidráulica é uma máquina que converte a energia da água em movimento na força rotacional de um eixo. O eixo rotativo pode ser conectado a um gerador para gerar eletricidade. A principal distinção entre uma turbina hidráulica e outra é se ela é do tipo reação ou impulso. Essas categorias são ainda classificadas em projetos específicos, incluindo Francis, Kaplan, Pelton, Turgo e turbinas de fluxo cruzado.
Uma turbina de reação cria rotação encerrando o eixo com sua roda acoplada em uma carcaça para conter a pressão da água e operando imersa no fluxo de água. As lâminas anguladas ao redor do eixo em uma turbina hidráulica de reação fazem com que a sustentação absorva a pressão e a força da água e a converta em rotação. As turbinas de reação geralmente operam com níveis baixos a moderados de pressão da água.
Um tipo de turbina hidráulica de reação é o projeto Francis. Uma entrada em forma de espiral direciona a água para a roda ou corredor. As palhetas ajustáveis guiam a água contra o canal no ângulo desejado. A pressão e o fluxo da água são alterados pela reação com o rotor, criando assim o torque.
A turbina Kaplan, ou hélice, é outra variação do tipo de reação. O projeto incorpora palhetas para guiar o fluxo de água e pás no eixo do rotor semelhante à hélice de um navio. As lâminas são ajustáveis para maximizar a eficiência através de uma gama de níveis de pressão se houver fluxo de água suficiente, tornando este projeto muito flexível.
Uma turbina de impulso cria rotação através da força de um fluxo de água direcionado para uma série de baldes, ou copos, ao redor do eixo. Os baldes não são imersos na água, mas são movidos pelo fluxo de água. A velocidade da água é aumentada forçando-a através de um bocal antes de atingir os baldes. As turbinas de impulso podem operar em alturas altas e não requerem que a roda seja encapsulada.
A versão Pelton da turbina hidráulica de impulso, ou seja, a roda Pelton, possui uma série de baldes em um anel ao redor do eixo. Os baldes são divididos ao meio para que a força da água do bocal não seja impedida por um balde de alcançar o próximo. A água se curva em torno da forma de cada balde arredondado em quase 180° e sua velocidade diminui substancialmente. A água desacelerada cai em um canal de descarga abaixo da turbina.
Outra turbina de impulso é o projeto Turgo. Esta unidade é semelhante à roda Pelton, mas as caçambas são planas em uma borda cercada por uma faixa envolvente. O bocal direciona a água contra os baldes para que entre por um lado e saia pelo outro. O Turgo lida com uma velocidade maior do que a configuração Pelton usando uma roda menor porque a entrada de água não se mistura com a descarga.
As turbinas de fluxo cruzado operam com um rotor em forma de tambor tampado em cada extremidade e unido com ripas arredondadas que às vezes têm um design de hélice ou hélice dupla. O bocal desta turbina hidráulica direciona a água através do rotor de forma que a água entre em contato com as pás duas vezes antes de gastar sua energia e cair na descarga. As turbinas de fluxo cruzado podem operar com muito pouca pressão, mesmo com um grande fluxo.