pág. 9169
SELECCIÓN E INTEGRACIÓN DE UN
GENERADOR DE IMANES PERMANENTES
PARA UN BANCO DIDÁCTICO DE
TURBINA FRANCIS
SELECTION AND INTEGRATION OF A PERMANENT
MAGNET GENERATOR FOR A DIDACTIC FRANCIS
TURBINE BENCH
Ing. Carlos Solís Sánchez
Tecnológico Nacional de México
Ing. Jorge Salazar Rocha
Tecnológico Nacional de México
M.C. Julio Cesar Gallo Sánchez
Tecnológico Nacional de México
M.C. Francisco Carlos Mejía Alanís
Tecnológico Nacional de México
Dr. Antonio Urióstegui Hernández
Tecnológico Nacional de México
pág. 9170
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i6.22023
Selección e Integración de un Generador de Imanes Permanentes para un
Banco Didáctico de Turbina Francis
Ing. Carlos Solís Sánchez1
carlos.solis@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0002-2541-5280
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
Ing. Jorge Salazar Rocha
jorge.salazar@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0006-2741-5224
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
M.C. Julio Cesar Gallo Sánchez
jcesar.cesar@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-1034-1610
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
M.C. Francisco Carlos Mejía Alanís
fcarlos.malanis@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0001-9257-4009
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
Dr. Antonio Urióstegui Hernández
au.hernandez@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-6044-2180
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
RESUMEN
La integración de generadores eléctricos en bancos didácticos es fundamental para la enseñanza de
máquinas eléctricas y sistemas y máquinas de fluidos, al permitir la aplicación práctica de la
conversión de energía. Este artículo analiza un proyecto de titulación realizado en 2019 en el Instituto
Tecnológico de Lázaro Cárdenas, donde se seleccionó e integró un generador de imanes permanentes
MY-6812 a un banco hidráulico con turbina tipo Francis. La metodología incluyó la caracterización
de la turbina y pruebas experimentales de generación en corriente continua. Los resultados confirman
la viabilidad técnica del sistema y su valor didáctico como herramienta formativa, al fortalecer la
comprensión de la conversión energética en la formación de ingenieros electromecánicos. El objetivo
de este trabajo es poder identificar desde el punto de vista del estudiante, aquellos recursos didácticos
utilizados en las asignaturas de Sistemas y Máquinas de Fluidos y Máquinas Eléctricas, que
contribuyan eficazmente en el aprendizaje de ellos y así, aprobar la asignatura.
Palabras clave: generadores eléctricos, banco didáctico, turbina francis, enseñanza de máquinas
eléctricas y sistemas y máquinas de fluidos
1 Autor principal
Correspondencia: carlos.solis@lcardenas.tecnm.mx
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i6.22023
Selección e Integración de un Generador de Imanes Permanentes para un
Banco Didáctico de Turbina Francis
Ing. Carlos Solís Sánchez1
carlos.solis@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0002-2541-5280
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
Ing. Jorge Salazar Rocha
jorge.salazar@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0006-2741-5224
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
M.C. Julio Cesar Gallo Sánchez
jcesar.cesar@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-1034-1610
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
M.C. Francisco Carlos Mejía Alanís
fcarlos.malanis@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0001-9257-4009
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
Dr. Antonio Urióstegui Hernández
au.hernandez@lcardenas.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0002-6044-2180
Tecnológico Nacional de México
Campus Lázaro Cárdenas, Michoacán
México
RESUMEN
La integración de generadores eléctricos en bancos didácticos es fundamental para la enseñanza de
máquinas eléctricas y sistemas y máquinas de fluidos, al permitir la aplicación práctica de la
conversión de energía. Este artículo analiza un proyecto de titulación realizado en 2019 en el Instituto
Tecnológico de Lázaro Cárdenas, donde se seleccionó e integró un generador de imanes permanentes
MY-6812 a un banco hidráulico con turbina tipo Francis. La metodología incluyó la caracterización
de la turbina y pruebas experimentales de generación en corriente continua. Los resultados confirman
la viabilidad técnica del sistema y su valor didáctico como herramienta formativa, al fortalecer la
comprensión de la conversión energética en la formación de ingenieros electromecánicos. El objetivo
de este trabajo es poder identificar desde el punto de vista del estudiante, aquellos recursos didácticos
utilizados en las asignaturas de Sistemas y Máquinas de Fluidos y Máquinas Eléctricas, que
contribuyan eficazmente en el aprendizaje de ellos y así, aprobar la asignatura.
Palabras clave: generadores eléctricos, banco didáctico, turbina francis, enseñanza de máquinas
eléctricas y sistemas y máquinas de fluidos
1 Autor principal
Correspondencia: carlos.solis@lcardenas.tecnm.mx
pág. 9171
Selection and Integration of a Permanent Magnet Generator for a Didactic
Francis Turbine Bench
ABSTRACT
The integration of electric generators into didactic benches is fundamental for the teaching of
electrical machines and fluid systems and machines, as it enables the practical application of energy
conversion. This article analyzes a thesis project carried out in 2019 at the Instituto Tecnológico de
Lázaro Cárdenas, where a MY-6812 permanent magnet generator was selected and integrated into a
hydraulic bench with a Francis-type turbine. The methodology included the characterization of the
turbine and experimental tests of direct current generation. The results confirm the technical
feasibility of the system and its didactic value as a formative tool, strengthening the understanding of
energy conversion in the training of electromechanical engineers. The objective of this work is to
identify, from the student's perspective, those teaching resources used in the subjects of fluid systems
and machines and electrical machines that effectively contribute to their learning and thus, pass the
subject.
Keywords: electric generators, didactic bench, francis turbine, teaching of electrical machines and
fluid systems and machines
Artículo recibido 30 noviembre 2025
Aceptado para publicación: 30 diciembre 2025
Selection and Integration of a Permanent Magnet Generator for a Didactic
Francis Turbine Bench
ABSTRACT
The integration of electric generators into didactic benches is fundamental for the teaching of
electrical machines and fluid systems and machines, as it enables the practical application of energy
conversion. This article analyzes a thesis project carried out in 2019 at the Instituto Tecnológico de
Lázaro Cárdenas, where a MY-6812 permanent magnet generator was selected and integrated into a
hydraulic bench with a Francis-type turbine. The methodology included the characterization of the
turbine and experimental tests of direct current generation. The results confirm the technical
feasibility of the system and its didactic value as a formative tool, strengthening the understanding of
energy conversion in the training of electromechanical engineers. The objective of this work is to
identify, from the student's perspective, those teaching resources used in the subjects of fluid systems
and machines and electrical machines that effectively contribute to their learning and thus, pass the
subject.
Keywords: electric generators, didactic bench, francis turbine, teaching of electrical machines and
fluid systems and machines
Artículo recibido 30 noviembre 2025
Aceptado para publicación: 30 diciembre 2025
pág. 9172
INTRODUCCIÓN
La selección e integración de generadores eléctricos es un aspecto central en la enseñanza de
máquinas eléctricas, pues permite que los estudiantes vinculen los fundamentos teóricos con la
práctica experimental. En este sentido, los bancos didácticos constituyen una herramienta formativa
de gran valor, al facilitar la comprensión de los principios de conversión de energía en contextos
controlados.
Según (Medina Morón et al., 2025) los recursos y materiales didácticos son aquellos medios que
utilizan los docentes para con el conjunto de ellos lograr un aprendizaje significativo en sus
estudiantes y conseguir que puedan aprobar sus asignaturas.
Los medios didácticos son aquellos que le permiten al estudiante el desarrollo de su pensamiento,
lenguaje, imaginación y conocimiento de sí mismo. Además, los recursos didácticos como plantea
Fernández (2010) son todos aquellos elementos como herramientas, procedimientos, actividades,
técnicas y estrategias que apoyan las actividades del docente, de tal forma que los estudiantes puedan
recibir los conocimientos de forma más clara para lograr el aprendizaje significativo.
Los materiales didácticos son objetos que ayudan en la construcción del aprendizaje como señala
(Fernández A., 2010) y pueden ser cualquier dispositivo diseñado o elemento orientado al
desarrollo de actividades formativas como afirma (Rojas Matamoros et al., 2021). Pueden ser tanto
físicos como virtuales como expresa (Vargas Murillo, 2017).
Algunos medios didácticos pueden ser: Texto, pizarrón, material audiovisual interactivo,
participación de los estudiantes, trabajo en equipo, realizar ejercicios, entre otros desde el punto de
vista de (Villacreses Veliz et al., 2016).
El presente artículo analiza el proyecto de titulación desarrollado en el Instituto Tecnológico de
Lázaro Cárdenas, en el cual se diseñó un banco hidráulico con turbina tipo Francis. Dicho trabajo
presentaba la limitante de no contar con un generador eléctrico que completara el ciclo de conversión
energética, lo que restringía su potencial como recurso académico. Como indica (Araujo Arias et al.,
2025) la falta de recursos didácticos para la aplicación práctica de contenidos teóricos motivó esta
propuesta.
INTRODUCCIÓN
La selección e integración de generadores eléctricos es un aspecto central en la enseñanza de
máquinas eléctricas, pues permite que los estudiantes vinculen los fundamentos teóricos con la
práctica experimental. En este sentido, los bancos didácticos constituyen una herramienta formativa
de gran valor, al facilitar la comprensión de los principios de conversión de energía en contextos
controlados.
Según (Medina Morón et al., 2025) los recursos y materiales didácticos son aquellos medios que
utilizan los docentes para con el conjunto de ellos lograr un aprendizaje significativo en sus
estudiantes y conseguir que puedan aprobar sus asignaturas.
Los medios didácticos son aquellos que le permiten al estudiante el desarrollo de su pensamiento,
lenguaje, imaginación y conocimiento de sí mismo. Además, los recursos didácticos como plantea
Fernández (2010) son todos aquellos elementos como herramientas, procedimientos, actividades,
técnicas y estrategias que apoyan las actividades del docente, de tal forma que los estudiantes puedan
recibir los conocimientos de forma más clara para lograr el aprendizaje significativo.
Los materiales didácticos son objetos que ayudan en la construcción del aprendizaje como señala
(Fernández A., 2010) y pueden ser cualquier dispositivo diseñado o elemento orientado al
desarrollo de actividades formativas como afirma (Rojas Matamoros et al., 2021). Pueden ser tanto
físicos como virtuales como expresa (Vargas Murillo, 2017).
Algunos medios didácticos pueden ser: Texto, pizarrón, material audiovisual interactivo,
participación de los estudiantes, trabajo en equipo, realizar ejercicios, entre otros desde el punto de
vista de (Villacreses Veliz et al., 2016).
El presente artículo analiza el proyecto de titulación desarrollado en el Instituto Tecnológico de
Lázaro Cárdenas, en el cual se diseñó un banco hidráulico con turbina tipo Francis. Dicho trabajo
presentaba la limitante de no contar con un generador eléctrico que completara el ciclo de conversión
energética, lo que restringía su potencial como recurso académico. Como indica (Araujo Arias et al.,
2025) la falta de recursos didácticos para la aplicación práctica de contenidos teóricos motivó esta
propuesta.
pág. 9173
A juicio de (Haro Oña et al., 2023) como consecuencia, los estudiantes tienen dificultad para acceder
a experiencias de aprendizaje y se desarrollan los contenidos teóricamente desde aulas
Como menciona (Lucas & Suárez Muñoz, 2010) el correcto desarrollo de una sesión didáctica va a
depender de la adecuada planificación por parte del profesorado, en función de las ideas previas de
ejecución, las ideas claras de las actividades a desarrollar y de una correcta organización de los
recursos.
Según Díaz Lucea (1996), los materiales y recursos deben cubrir alguna o algunas de las siguientes
funciones:
a) Función motivadora: deben contar con la capacidad de captar la atención del estudiante ya sea por
su forma, color, acción, sensación, entre otros.
b ) Función estructuradora: pueden llegar a ser el medio de organización del aprendizaje entre la
realidad y los conocimientos.
c ) Función didáctica: Debe existir una congruencia entre los contenidos a cubrir y los recursos que se
pueden utilizar para la eficiencia en la enseñanza.
d ) Función facilitadora de los aprendizajes: Se pueden identificar materiales imprescindibles para el
aprendizaje y aquellos que únicamente son facilitadores.
e) Función de soporte al docente: Es la necesidad que tiene el docente de contar con recursos que lo
apoyen en su labor docente tal como la programación de los temas, enseñanza, registro de datos,
control, etc.
La propuesta del proyecto consistió en seleccionar e integrar un generador de imanes permanentes,
adecuado a las condiciones de baja potencia y velocidad variable propias de la turbina.
A partir de este antecedente, en el artículo se exponen los fundamentos de ingeniería básica
empleados en el dimensionamiento, selección e integración del generador, resaltando su pertinencia
como solución técnica y didáctica.
Asimismo, se discute la relevancia del caso como referencia en la formación de ingenieros
electromecánicos y en el desarrollo de prácticas experimentales en laboratorios de máquinas
eléctricas.
A juicio de (Haro Oña et al., 2023) como consecuencia, los estudiantes tienen dificultad para acceder
a experiencias de aprendizaje y se desarrollan los contenidos teóricamente desde aulas
Como menciona (Lucas & Suárez Muñoz, 2010) el correcto desarrollo de una sesión didáctica va a
depender de la adecuada planificación por parte del profesorado, en función de las ideas previas de
ejecución, las ideas claras de las actividades a desarrollar y de una correcta organización de los
recursos.
Según Díaz Lucea (1996), los materiales y recursos deben cubrir alguna o algunas de las siguientes
funciones:
a) Función motivadora: deben contar con la capacidad de captar la atención del estudiante ya sea por
su forma, color, acción, sensación, entre otros.
b ) Función estructuradora: pueden llegar a ser el medio de organización del aprendizaje entre la
realidad y los conocimientos.
c ) Función didáctica: Debe existir una congruencia entre los contenidos a cubrir y los recursos que se
pueden utilizar para la eficiencia en la enseñanza.
d ) Función facilitadora de los aprendizajes: Se pueden identificar materiales imprescindibles para el
aprendizaje y aquellos que únicamente son facilitadores.
e) Función de soporte al docente: Es la necesidad que tiene el docente de contar con recursos que lo
apoyen en su labor docente tal como la programación de los temas, enseñanza, registro de datos,
control, etc.
La propuesta del proyecto consistió en seleccionar e integrar un generador de imanes permanentes,
adecuado a las condiciones de baja potencia y velocidad variable propias de la turbina.
A partir de este antecedente, en el artículo se exponen los fundamentos de ingeniería básica
empleados en el dimensionamiento, selección e integración del generador, resaltando su pertinencia
como solución técnica y didáctica.
Asimismo, se discute la relevancia del caso como referencia en la formación de ingenieros
electromecánicos y en el desarrollo de prácticas experimentales en laboratorios de máquinas
eléctricas.
pág. 9174
METODOLOGÍA
El procedimiento implementado para la selección e integración del generador eléctrico en el banco
hidráulico equipado con turbina tipo Francis se desarrolló en distintas fases metodológicas, cada una de
ellas orientada a responder a los objetivos de carácter técnico y didáctico planteados en el proyecto.
Dichas etapas permitieron garantizar la pertinencia en la selección de los componentes, así como la
adecuada integración del sistema en un entorno de aplicación académica. Los recursos según Pérez
Alarcón (2010) se pueden clasificar de la siguiente manera:
a) Material manipulativo como: tableros interactivos, módulos de laboratorio, juegos, pelotas,
entre otros.
b) Documentos audiovisuales e informáticos, tales como: videos, recursos electrónicos, fotografías,
entre otros medios.
c) Documentos impresos y manuscritos, que pueden incluir: libros, revistas, periódicos, mapas u
otros.
d) Equipos tales como: computadora, proyector, pizarrón eléctrico.
Y de acuerdo con Fernández (2010) se clasifican en intangibles y tangibles. Los primeros son los que
intervienen en procedimientos mentales como estrategias de enseñanza y aprendizaje, técnicas,
lecturas o la elaboración de un documento. Mientras que los tangibles son los materiales didácticos.
Caracterización del banco hidráulico.
En primera instancia, se efectuó la identificación y el análisis de los elementos constitutivos del banco
hidráulico, entre los que se incluyen el tanque de almacenamiento de agua, la bomba centrífuga, las
tuberías de conducción y la turbina tipo Francis. Esta caracterización consideró la recopilación de
parámetros hidráulicos esenciales, tales como el caudal, la presión de operación, la altura de carga y
las pérdidas asociadas al sistema.
El levantamiento de dicha información constituyó la base para establecer las condiciones de operación
bajo las cuales debía integrarse el generador, garantizando que el proceso de selección estuviera
sustentado en datos técnicos objetivos y confiables.
En la Figura 1 se presenta una recreación computarizada del banco hidráulico, la cual facilita la
visualización de su configuración estructural y funcional.
METODOLOGÍA
El procedimiento implementado para la selección e integración del generador eléctrico en el banco
hidráulico equipado con turbina tipo Francis se desarrolló en distintas fases metodológicas, cada una de
ellas orientada a responder a los objetivos de carácter técnico y didáctico planteados en el proyecto.
Dichas etapas permitieron garantizar la pertinencia en la selección de los componentes, así como la
adecuada integración del sistema en un entorno de aplicación académica. Los recursos según Pérez
Alarcón (2010) se pueden clasificar de la siguiente manera:
a) Material manipulativo como: tableros interactivos, módulos de laboratorio, juegos, pelotas,
entre otros.
b) Documentos audiovisuales e informáticos, tales como: videos, recursos electrónicos, fotografías,
entre otros medios.
c) Documentos impresos y manuscritos, que pueden incluir: libros, revistas, periódicos, mapas u
otros.
d) Equipos tales como: computadora, proyector, pizarrón eléctrico.
Y de acuerdo con Fernández (2010) se clasifican en intangibles y tangibles. Los primeros son los que
intervienen en procedimientos mentales como estrategias de enseñanza y aprendizaje, técnicas,
lecturas o la elaboración de un documento. Mientras que los tangibles son los materiales didácticos.
Caracterización del banco hidráulico.
En primera instancia, se efectuó la identificación y el análisis de los elementos constitutivos del banco
hidráulico, entre los que se incluyen el tanque de almacenamiento de agua, la bomba centrífuga, las
tuberías de conducción y la turbina tipo Francis. Esta caracterización consideró la recopilación de
parámetros hidráulicos esenciales, tales como el caudal, la presión de operación, la altura de carga y
las pérdidas asociadas al sistema.
El levantamiento de dicha información constituyó la base para establecer las condiciones de operación
bajo las cuales debía integrarse el generador, garantizando que el proceso de selección estuviera
sustentado en datos técnicos objetivos y confiables.
En la Figura 1 se presenta una recreación computarizada del banco hidráulico, la cual facilita la
visualización de su configuración estructural y funcional.
pág. 9175
Figura 1. Representación computarizada del banco hidráulico con turbina Francis.
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks©
En las Figuras 2 y 3 se presentan imágenes del banco hidráulico real, para la visualización de su
configuración estructural y funcional.
Figuras 2 y 3. Imágenes reales del banco hidráulico con turbina Francis y Generador de CC.
Nota. Elaboración Propia
Análisis de la Turbina Francis
Posteriormente, se procedió a la evaluación de la geometría y comportamiento operativo de la turbina
(véase las Figuras 4 y 5). Se examinaron aspectos como la configuración de los álabes, el eje de
transmisión y la velocidad angular en función del caudal suministrado. A partir de esta revisión se
definió el rango de potencia mecánica disponible y se estableció el tipo de acoplamiento más
adecuado para la transmisión del movimiento rotacional hacia el generador. En esta etapa se
consideraron también las pérdidas por fricción y posibles desalineaciones, a fin de optimizar la
eficiencia global del sistema de conversión de energía.
Figura 1. Representación computarizada del banco hidráulico con turbina Francis.
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks©
En las Figuras 2 y 3 se presentan imágenes del banco hidráulico real, para la visualización de su
configuración estructural y funcional.
Figuras 2 y 3. Imágenes reales del banco hidráulico con turbina Francis y Generador de CC.
Nota. Elaboración Propia
Análisis de la Turbina Francis
Posteriormente, se procedió a la evaluación de la geometría y comportamiento operativo de la turbina
(véase las Figuras 4 y 5). Se examinaron aspectos como la configuración de los álabes, el eje de
transmisión y la velocidad angular en función del caudal suministrado. A partir de esta revisión se
definió el rango de potencia mecánica disponible y se estableció el tipo de acoplamiento más
adecuado para la transmisión del movimiento rotacional hacia el generador. En esta etapa se
consideraron también las pérdidas por fricción y posibles desalineaciones, a fin de optimizar la
eficiencia global del sistema de conversión de energía.
pág. 9176
Figuras 4 y 5. Vista isométrica del Álabe de la Turbina Francis
|
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks© e Imagen Real Fabricada con Impresora 3D
Selección del Generador Eléctrico.
Con los parámetros hidráulicos y mecánicos previamente obtenidos, se establecieron criterios técnicos
de selección que incluyeron la potencia nominal, la tensión de salida, la facilidad de integración
mecánica, así como la robustez y confiabilidad del equipo. A partir de la comparación entre diferentes
alternativas comerciales, se determinó que la opción más adecuada correspondía a un generador
síncrono de imanes permanentes modelo MY-6812, debido a sus ventajas en términos de eficiencia,
simplicidad constructiva, bajo costo y requerimientos mínimos de mantenimiento.
En la Tabla 1 se presentan las especificaciones técnicas del generador seleccionado, la cual constituye
la referencia fundamental para su correcta integración al banco hidráulico.
Tabla 1. Placa de datos del generador seleccionadoConcepto Especificación
Modelo-Tipo MY6812 / ZD068A1
Aplicación Motor generador
Tensión 12 / 24 V
Corriente sin carga 0.4 A / 0.8 A
Potencia 100 / 120 / 150 W
Eficiencia 90%
Velocidad rotacional 2750 rpm
Fuente: Unitemotor.
Diseño e Integración Mecánica.
El proceso de integración mecánica requirió el diseño de una estructura de soporte elaborada con
perfiles tubulares de acero, cuya fijación se realizó mediante tornillería con el propósito de facilitar el
montaje, desmontaje y mantenimiento del generador.
Figuras 4 y 5. Vista isométrica del Álabe de la Turbina Francis
|
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks© e Imagen Real Fabricada con Impresora 3D
Selección del Generador Eléctrico.
Con los parámetros hidráulicos y mecánicos previamente obtenidos, se establecieron criterios técnicos
de selección que incluyeron la potencia nominal, la tensión de salida, la facilidad de integración
mecánica, así como la robustez y confiabilidad del equipo. A partir de la comparación entre diferentes
alternativas comerciales, se determinó que la opción más adecuada correspondía a un generador
síncrono de imanes permanentes modelo MY-6812, debido a sus ventajas en términos de eficiencia,
simplicidad constructiva, bajo costo y requerimientos mínimos de mantenimiento.
En la Tabla 1 se presentan las especificaciones técnicas del generador seleccionado, la cual constituye
la referencia fundamental para su correcta integración al banco hidráulico.
Tabla 1. Placa de datos del generador seleccionadoConcepto Especificación
Modelo-Tipo MY6812 / ZD068A1
Aplicación Motor generador
Tensión 12 / 24 V
Corriente sin carga 0.4 A / 0.8 A
Potencia 100 / 120 / 150 W
Eficiencia 90%
Velocidad rotacional 2750 rpm
Fuente: Unitemotor.
Diseño e Integración Mecánica.
El proceso de integración mecánica requirió el diseño de una estructura de soporte elaborada con
perfiles tubulares de acero, cuya fijación se realizó mediante tornillería con el propósito de facilitar el
montaje, desmontaje y mantenimiento del generador.
pág. 9177
Asimismo, se incorporó un acoplamiento flexible de 8 mm, capaz de absorber desalineaciones
radiales y angulares, lo cual permitió asegurar una transmisión confiable del movimiento rotacional.
Este diseño fue previamente modelado mediante software Solidworks© y posteriormente fabricado en
taller, garantizando resistencia estructural y funcionalidad didáctica (véase la figura 6).
Figura 6. Vista isométrica a detalle del montaje del generador de CC.
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks©
En la Figura 7 se presenta la imagen del montaje real del Generador de CC a la turbina Francis del banco
hidráulico, para la visualización de su configuración estructural y funcional.
Figura 7. Imagen del montaje real del Generador de CC a la Turbina Francis
Pruebas Experimentales.
Una vez concluida la integración del generador eléctrico al banco hidráulico, se procedió a la etapa de
pruebas experimentales con el objetivo de evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones de
operación. Para ello, se establecieron cuatro rangos de apertura de la válvula de control de caudal,
registrando en cada caso la magnitud del voltaje producido por el generador.
Asimismo, se incorporó un acoplamiento flexible de 8 mm, capaz de absorber desalineaciones
radiales y angulares, lo cual permitió asegurar una transmisión confiable del movimiento rotacional.
Este diseño fue previamente modelado mediante software Solidworks© y posteriormente fabricado en
taller, garantizando resistencia estructural y funcionalidad didáctica (véase la figura 6).
Figura 6. Vista isométrica a detalle del montaje del generador de CC.
Nota. Elaboración Propia Diseño en SolidWorks©
En la Figura 7 se presenta la imagen del montaje real del Generador de CC a la turbina Francis del banco
hidráulico, para la visualización de su configuración estructural y funcional.
Figura 7. Imagen del montaje real del Generador de CC a la Turbina Francis
Pruebas Experimentales.
Una vez concluida la integración del generador eléctrico al banco hidráulico, se procedió a la etapa de
pruebas experimentales con el objetivo de evaluar su comportamiento bajo diferentes condiciones de
operación. Para ello, se establecieron cuatro rangos de apertura de la válvula de control de caudal,
registrando en cada caso la magnitud del voltaje producido por el generador.
pág. 9178
En cada nivel de apertura se efectuaron diez mediciones consecutivas, con el fin de reducir errores
asociados a fluctuaciones instantáneas y garantizar la confiabilidad de los datos obtenidos. Los
valores fueron posteriormente promediados, obteniendo así un resultado representativo para cada
condición de operación (véase la tabla 2).
RESULTADOS
Una vez ensamblado el generador síncrono de imanes permanentes modelo MY-6812 al banco
hidráulico con turbina tipo Francis, se realizaron las pruebas de funcionamiento correspondientes. Las
mediciones registradas en la tabla 2 permitieron obtener la relación entre las revoluciones del eje, el
caudal suministrado y el voltaje de salida en corriente continua.
Tabla 2. Resultados promedios de caudal, presión, voltaje y velocidad del generador% Apertura Válvula Caudal (Lpm) Presión (mca) Voltaje (cd) Rpm Generador
0 0 0 0 0
25 22.9 4.75 2.6 285
50 45.8 9.5 2.8 374.5
75 68.7 14.25 3.1 403.9
100 91.6 19 3.5 423.9
Nota. Elaboración Propia
Los resultados obtenidos muestran que, a medida que se incrementa la velocidad de rotación del
generador, también se eleva la magnitud de voltaje producido. Sin embargo, esta relación no es
proporcional ni lineal respecto al caudal hidráulico, lo cual evidencia pérdidas durante el proceso de
conversión de energía propias del sistema (véase figuras 7 y 8).
Figura 7. Relación entre Voltaje y RPM en función del porcentaje de apertura de la válvula
Nota. Elaboración Propia
En cada nivel de apertura se efectuaron diez mediciones consecutivas, con el fin de reducir errores
asociados a fluctuaciones instantáneas y garantizar la confiabilidad de los datos obtenidos. Los
valores fueron posteriormente promediados, obteniendo así un resultado representativo para cada
condición de operación (véase la tabla 2).
RESULTADOS
Una vez ensamblado el generador síncrono de imanes permanentes modelo MY-6812 al banco
hidráulico con turbina tipo Francis, se realizaron las pruebas de funcionamiento correspondientes. Las
mediciones registradas en la tabla 2 permitieron obtener la relación entre las revoluciones del eje, el
caudal suministrado y el voltaje de salida en corriente continua.
Tabla 2. Resultados promedios de caudal, presión, voltaje y velocidad del generador% Apertura Válvula Caudal (Lpm) Presión (mca) Voltaje (cd) Rpm Generador
0 0 0 0 0
25 22.9 4.75 2.6 285
50 45.8 9.5 2.8 374.5
75 68.7 14.25 3.1 403.9
100 91.6 19 3.5 423.9
Nota. Elaboración Propia
Los resultados obtenidos muestran que, a medida que se incrementa la velocidad de rotación del
generador, también se eleva la magnitud de voltaje producido. Sin embargo, esta relación no es
proporcional ni lineal respecto al caudal hidráulico, lo cual evidencia pérdidas durante el proceso de
conversión de energía propias del sistema (véase figuras 7 y 8).
Figura 7. Relación entre Voltaje y RPM en función del porcentaje de apertura de la válvula
Nota. Elaboración Propia
pág. 9179
Figura 8. Relación entre Caudal y RPM en función del porcentaje de apertura de la válvula
Nota. Elaboración Propia
Las mediciones de voltaje confirmaron que el generador no alcanzó el potencial eléctrico esperado para
operar dispositivos lógicos. Mientras que el estándar de referencia considerado fue de 5 V en corriente
continua, los valores registrados resultaron menores, limitando su aplicación a cargas ligeras
representativas, como diodos emisores de luz (LED).
Tal como lo indica (Medina Morón et al., 2025) de acuerdo con los resultados obtenidos en este
artículo de investigación, se sugiere motivar a los docentes al uso de proyectos integradores de
aprendizaje, ya sea uno o varios durante el curso.
CONCLUSIONES
La integración del generador de imanes permanentes MY-6812 al banco didáctico de turbina tipo
Francis cumplió con los objetivos planteados, al resolver una necesidad práctica en la formación de
ingenieros electromecánicos. Las ventajas de este tipo de actividades didácticas son que proporcionan
conocimiento de contenidos, así como el desarrollo de habilidades, la resolución de problemas, el
pensamiento crítico y la colaboración entre los involucrados. Además, se genera un aumento en la
motivación frente a temas reales desde el punto de vista de (Villanueva Morales et al., 2022).
La selección del equipo, por su eficiencia, simplicidad y bajo costo, resultó adecuada para fines
académicos, y las pruebas experimentales validaron los cálculos teóricos, fortaleciendo la relación
entre teoría y práctica.
Figura 8. Relación entre Caudal y RPM en función del porcentaje de apertura de la válvula
Nota. Elaboración Propia
Las mediciones de voltaje confirmaron que el generador no alcanzó el potencial eléctrico esperado para
operar dispositivos lógicos. Mientras que el estándar de referencia considerado fue de 5 V en corriente
continua, los valores registrados resultaron menores, limitando su aplicación a cargas ligeras
representativas, como diodos emisores de luz (LED).
Tal como lo indica (Medina Morón et al., 2025) de acuerdo con los resultados obtenidos en este
artículo de investigación, se sugiere motivar a los docentes al uso de proyectos integradores de
aprendizaje, ya sea uno o varios durante el curso.
CONCLUSIONES
La integración del generador de imanes permanentes MY-6812 al banco didáctico de turbina tipo
Francis cumplió con los objetivos planteados, al resolver una necesidad práctica en la formación de
ingenieros electromecánicos. Las ventajas de este tipo de actividades didácticas son que proporcionan
conocimiento de contenidos, así como el desarrollo de habilidades, la resolución de problemas, el
pensamiento crítico y la colaboración entre los involucrados. Además, se genera un aumento en la
motivación frente a temas reales desde el punto de vista de (Villanueva Morales et al., 2022).
La selección del equipo, por su eficiencia, simplicidad y bajo costo, resultó adecuada para fines
académicos, y las pruebas experimentales validaron los cálculos teóricos, fortaleciendo la relación
entre teoría y práctica.
pág. 9180
Los métodos de aprendizaje se deben de organizar de tal manera que cubran estudiantes con diferentes
capacidades. Al enseñar se debe utilizar diferentes estrategias didácticas para estimular la
participación del estudiante, ya que, si únicamente se utiliza un método, lo que se estaría haciendo es
entrenar y no educar a juicio de (Matienzo, 2020).
Como limitación, el prototipo se diseñó a escala y solo permite alimentar cargas ligeras, por lo que sus
resultados no son extrapolables directamente a sistemas de mayor capacidad. Para futuras
investigaciones se recomienda evaluar generadores de mayor potencia, incorporar sistemas de control
más avanzados y añadir instrumentación que permita analizar con mayor precisión el desempeño del
sistema bajo diferentes condiciones de operación.
Agradecimientos
Al Tecnológico Nacional de México/ Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas, por el espacio
otorgado para el desarrollo de este proyecto en el Área de Metalmecánica.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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participación del estudiante, ya que, si únicamente se utiliza un método, lo que se estaría haciendo es
entrenar y no educar a juicio de (Matienzo, 2020).
Como limitación, el prototipo se diseñó a escala y solo permite alimentar cargas ligeras, por lo que sus
resultados no son extrapolables directamente a sistemas de mayor capacidad. Para futuras
investigaciones se recomienda evaluar generadores de mayor potencia, incorporar sistemas de control
más avanzados y añadir instrumentación que permita analizar con mayor precisión el desempeño del
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