43
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
Artículo de investigación
Recepción:
08-07-2024
Aceptación: 28-10-2024
Diseño y simulación de un respaldo
trifásico para el transportador
aéreo de la línea de colgado en una
plana de aves de corral
Three-phase backup design and simulation
for air conveyor of the hanging line in a
poultry plant.
Walter Naranjo Lourido 1
Resumen: este documento evidencia el proceso de diseño
y simulación de un respaldo trifásico para el transportador
aéreo de la zona de colgado en la planta AVIMA S.A, con el fin
de eliminar el problema de sobreescaldado que se presenta
en el producto cada vez que hay cortes de energía. El diseño y
simulación consta de un Rectificador AC/DC, un pack de baterías
calculado para suplir la potencia necesaria y mover los
mot|ores
del transportador aéreo, y finalmente un inversor
trifásico.
Palabras clave: ave de corral, canal, planta de beneficio,
transportador aéreo, escaldado, transferencia automática,
sobreescaldado, respaldo trifásico.
Punto de inflexión es una revista de acceso abierto revisada
por pares. © 2018 El autor (es). Este es un artículo de
acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia
Internacional Creative Commons Attribution 4.0 (CC-BY
4.0), que permite el uso, distribución y reproducción sin
restricciones en cualquier medio, siempre que se acredite el
autor y la fuente originales.
Consulte http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
OPEN ACCESS
Como
citar este
artículo
/
To
reference
this
articcle:
Naranjo, W. (2025). Diseño Y Simulación De Un
Respaldo Trifásico Para El Transportador Aéreo
De La Línea De Colgado En Una Plana De Aves
De Corral. Punto de inflexión (innovación),
1(1),
pp.
43–52.
DOI:
https://doi.org/10.22579/
1
wnaranjo@unillanos.edu.co
44
Diseño y simulación de un respaldo trifásico para el transportador aéreo
de la línea de colgado en una plana de aves de corral
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
Abstract:
This document displays a three-phase backup design
and simulation process for the overhead conveyor in the hanging
area at the AVIMA SA plant to eliminate the over-scalding problem
when power outages energy occurs. The design and simulation
consist of an AC / DC Rectifier, a battery pack calculated to supply
the necessary power to move the overhead conveyor’s motors,
and a three-phase inverter.
Keywords: poultr, carcass, beneficiation plant, overhead
conveyor, blanching, automatic transfer, over blanching, three-
phase backup.
45
Aa / Bb
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
1.
INTRODUCCIÓN
Los orígenes del sector de avícola colombiano
se remontan aproximadamente a 1940,
cuando se empezaron a industrializar las
granjas de cría de pollos para el comercio. El
incremento en la cantidad de pollos criados
exigió plantas de beneficio más tecnificadas
y con la capacidad de procesar rápidamente
las aves salientes de los galpones. Todas
las grandes empresas avícolas en Colombia
invirtieron una gran cantidad de dinero en la
automatización de sus procesos [1].
Avima S.A es fundada en el 2002, inicialmente
como una planta de incubación y para el año
2017 se inaugura una segunda sede llamada
La Manigua, dedicada al beneficio de las
aves de corral. Esta planta es una de las más
modernas del país, debido a que cuenta con un
proceso de beneficio automatizado. La planta
tiene tres líneas transportadoras, también
llamadas transportadores aéreos, las cuales
se encargan de llevar al pollo a cada etapa del
proceso. Estas son:
1.
Transportador aéreo de colgado
2.
Transportador aéreo de eviscerado
3.
Transportador aéreo de selección
Figura
1.
Transportador aéreo
área
de
colgado
Fuente:
autor
El transportador aéreo del área de colgado
transfiere el producto por diferentes subetapas
antes de entregar el ave al transportador aéreo
del área de evisceración. Las subetapas del
área de colgado son:
1.
Colgado
2.
Aturdimiento
3.
Matanza
4.
Desangre
5.
Escaldado
6.
Pelado
En la etapa de escaldado, el pollo es sumergido
en agua caliente para aflojar la inserción de
las plumas en los folículos, puesto que su
desplumado no es posible realizarlo en seco [2].
Además de la temperatura del agua, también
es necesario controlar el tiempo de inmersión
del ave en las escaldadoras, por ende, a mayor
tiempo de permanencia bajo el agua caliente,
más se debilita el folículo.
Figura 2. Transportador aéreo área de colgado en las
escaldadoras de cuerpos
Fuente:
autor
46
Diseño y simulación de un respaldo trifásico para el transportador aéreo
de la línea de colgado en una plana de aves de corral
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
El sobreescaldado genera una cocción de
diversa intensidad en el canal. Cuando el
cambio de coloración del músculo se da una
profundidad mayor a 4 mm, el producto tiene
que ser desechado completamente [3]. Este
sobreescaldado se produce por temperaturas
muy altas o por un tiempo de exposición
prolongado del producto [4]. Lo anterior
ocasiona daños económicos graves en la
planta de beneficio, y se presenta cada vez que
se hay cortes del fluido eléctrico.
La planta Avima S.A cuenta con un generador
de 1250, sin embargo, no ha sido posible
implementar una transferencia automática
debido a las frecuentes caídas de tensiones
del circuito eléctrico donde se encuentra la
planta, durante las horas de proceso.
Figura
3.
Generador Cummins
1250
kva.
Fuente:
autor
La gran mayoría de los equipos eléctricos de
la planta de beneficio están configurados
para trabajar con una tensión de 440 Vrms. No
obstante, dentro de la planta es muy frecuente
que la tensión de la red pública esté por debajo
de los 400 Vrms.
Como consecuencia, la transferencia
automática tenía problemas entrando y
saliendo constantemente, lo cual afecta
negativamente el proceso. Por este motivo, la
transferencia quedó con una implementación
manual y solamente se realiza cuando
haya ausencia de la red eléctrica. Al equipo
de
mantenimiento
le
toma
alrededor de
1 o 2 minutos realizar la transferencia en
condiciones ideales para evitar pérdida de aves
por sobrecocción dentro de la escaldadora.
Figura 4. Tensión de red pública en proceso de beneficio
Fuente:
autor
Cualquier inconveniente que se presente
e impide que la transferencia se realice
“normalmente” hace que el transportador
aéreo se detenga sumergiendo a los
pollos dentro del agua caliente durante
un tiempo excesivo. Lo anterior ocasiona
el sobreescaldado, posterior decomiso y
descarte del producto. Todas estas pérdidas
son asumidas por la planta de beneficio puesto
que se cataloga como “Daño por planta”.
El respaldo trifásico tiene como objetivo lograr
que el transportador aéreo del área de colgado
no se detenga en caso de un corte de energía.
Con esto se evitaría que el producto presente
en la línea quede sumergido en agua caliente.
El transportador aéreo consta de cuatro
motoreductores de 1,1kw y 1440 rpm, cada
equipo cuenta con un variador de velocidad
Danfoss.
47
Aa / Bb
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
Figura
5.
Transportador aéreo
colgado.
Fuente:
autor
Figura
6.
Motoreductor
transportador
aéreo
colgado
Fuente:
autor
2.
METODOLOGÍA DE DISEÑO DEL SISTEMA
DE RESPALDO
El respaldo trifásico por diseñar puede ser
visto como una fuente de alimentación
ininterrumpida. Un sistema de alimentación
ininterrumpida es un dispositivo que tiene la
finalidad de alimentar una carga en caso de
fallo de alimentación a la misma en un tiempo
determinado, además, puede tener elementos
que filtran y mejoran la onda de tensión que
aportan a la carga [5].
Para el diseño se tiene que definir el tipo de
sistema y su forma de actuar frente a un corte
de energía. Básicamente existen tres tipos de
sistemas en cuanto a respaldos energéticos,
estos se describen a continuación.
Off-Grid o Isla: son aquellos que están
completamente desconectados de la red
eléctrica; estos sistemas son independientes y
son utilizados regularmente en lugares lejanos
y aislados donde no hay acceso a la red pública.
Figura
7.
Sistema
Off-grid
Fuente: https://www.wega-lighting.com/energy/
inversores/sistema-off-grid/
Este sistema se compone de paneles solares,
controladores, inversores y baterías con la
capacidad suficiente para cubrir un tiempo
calculado de consumos. Provee independencia
energética, energía limpia y de largo plazo.
Sin embargo, presenta un costo más elevado,
debido a la integración de las baterías.
Generalmente tiene un dimensionado mayor
para cubrir los días sin generación [6].
48
Diseño y simulación de un respaldo trifásico para el transportador aéreo
de la línea de colgado en una plana de aves de corral
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
On-Grid, Grid-Tied o conectado a la red: este
tipo de sistemas se encuentran conectados
directamente a la red eléctrica, es decir, suplen
durante las horas de luz del día el consumo de
energía; este no almacena energía. El sistema se
compone principalmente de: paneles solares,
inversor On-grid y un medidor bidireccional; se
utiliza principalmente para instalaciones que
están destinadas a inyectar energía a la red.
Presenta las siguientes limitaciones [7]:
1.
Requiere acceso a la red eléctrica
2.
No permite conexión de baterías
3.
No puede entregar energía a la red durante
un corte
Figura
8.
Sistema
On-grid
Fuente: https://www.wega-lighting.com/energy/
inversores/sistema-on-grid/
Sistema Híbrido: combina las dos tecnologías
anteriormente mencionadas e incorpora
baterías para funcionar como Off-grid, pero
aprovechando la red eléctrica, en el caso de
que los paneles o las baterías no suplan la
energía suficiente.
Figura 9. Sistema Híbrido
Fuente: https://www.wega-lighting.com/energy/
inversores/sistema-hibrido/
Para el caso del respaldo trifásico diseñado se
establece un sistema híbrido sin presencia de
paneles solares. El esquema básico del sistema
es el siguiente:
Figura 10. Esquema respaldo trifásico. Fuente: autor
El sistema se compone de la red eléctrica
trifásica 440 VAC, un rectificador AC/DC
convencional, un pack de baterías, un inversor
trifásico convencional y finalmente la conexión
a todos los componentes del transportador
aéreo, en este caso, cuatro variadores de
velocidad.
49
Aa / Bb
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
3.
DISEÑO Y SIMULACIÓN DEL RESPALDO
TRIFÁSICO
Rectificador Trifásico AC/DC es la primera
etapa del respaldo trifásico; se utilizó un
convertidor convencional o rectificador no
controlado de onda completa, el esquema
consta de tres ramas con dos componentes en
serie.
Figura 11.
Rectificador trifásico
simulink
Fuente:
autor
Figura 12. Entrada trifásica 440 Vac
simulink
Fuente:
autor
Figura 13. Salida del rectificador simulink
Fuente:
autor
Pack de baterías: las baterías escogidas para
realizar el diseño del respaldo trifásico son
las lithium-ion Battery Modelo LIR18650
2600mAh. Como primer paso se realiza el
cálculo del voltaje y la corriente necesarias
en el pack de baterías para dar respaldo al
transportador aéreo.
Figura 14. Batería recargable 18650 3.7V-2600mAh
Fuente: https://ferretronica.com/products/bateria-
recargable-18650-3-7v-2600-mah
50
Diseño y simulación de un respaldo trifásico para el transportador aéreo
de la línea de colgado en una plana de aves de corral
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
Aproximamos a 623 Vp, como cada batería en
full carga tiene un voltaje de 4,2 V, se deberá
construir un pack de baterías de 150 unidades.
De esta manera se sabe que debemos organizar
150 baterías en serie y así alcanzar el voltaje
necesario para el inversor.
Posteriormente, para calcular la corriente
sabemos que el transportador aéreo cuenta
con cuatro motores cada uno con una corriente
nominal de 2,5A; los motores arrancan todos
al mismo tiempo y llegan a tener una corriente
cada uno de 10A, lo que al final son 70 A por los
cuatro variadores. Para alcanzar la corriente
requerida en el respaldo se deben armar
paquetes de 27 baterías en paralelo y a su vez
conectar 150 de estos en serie para alcanzar el
voltaje. En la siguiente tabla se presentan los
datos de la batería de litio proporcionados por
el fabricante.
4.
Resultados de la simulación
En los resultados de la simulación del sistema
de respaldo trifásico es posible verificar
también el comportamiento del inversor, el
cual se muestra en la Figura 12.
Figura 15. Batería recargable 18650 3.7V-2600mAh
Fuente:
autor
Figura 16. Voltajes fase-fase de salida utilizando SPWM y
hard-switching
Fuente:
autor
En la Figura 14 se puede determinar que los
variadores de frecuencia (VFD) funcionan
con el sistema de respaldo trifásico. La figura
muestra la corriente de estator, las RPM del
motor, así como el par (Torque) y las corrientes
de control en el espacio dq.
Figura 17. Resultados de parámetros del VFD frente a
simulación de sistema de respaldo trifásico.
Fuente:
autor
51
Aa / Bb
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
5.
CONCLUSIONES
A partir de baterías de litio es posible generar
un paquete capaz de suplir el voltaje y la
corriente necesaria para alimentar cuatro
variadores, que controlan motores 1,1 kW
cada uno, sin que se vea afectado su correcto
funcionamiento.
Las caídas de tensión en la red eléctrica de
zonas rurales como en la que está ubicada
Avima S.A no permite utilizar una transferencia
automática, aún cuando la planta cuenta
con todos los equipos necesarios para esta
implementación. Por tal motivo, el respaldo
trifásico se presenta como una solución técnica
viable ante el problema de escaldado de aves,
cuando se presentan cortes de energía.
52
Diseño y simulación de un respaldo trifásico para el transportador aéreo
de la línea de colgado en una plana de aves de corral
Vol 1 No. 1 - e-1149 - Enero . Junio 2025
DOI: https://doi.org/10.22579/22484817.1149
Universidad de los Llanos
REFERENCIAS
[1]
A. Rivera J. Malaver K. Peña N. Malaver
(2011)
Perdurabilidad empresarial: el caso
del sector avícola en Colombia
.
[2]
Carlos Villareal, Mauricio Sánchez (2017),
Diseño de una máquina escaldadora para
el procesamiento de pollos en la industria
artesanal.
[3]
Subsecretaría de Salud Pública división
de políticas públicas saludables y
promoción depto. alimentos y nutrición
(2010), Norma general Técnica sobre
inspección veterinaria de aves de corral y sus
carnes.
[4]
Meyn-Specialist in Poultry Processing
Solutions (2017) Manual de usuario y
mantenimiento escaldadora Jetstream
[5]
Albarrán Nuñez, Sergio (2016)
Diseño de
un sistema de alimentación ininterrumpida de
un centro de procesamiento de Dato
s (CPD).
[6]
Suria Energy, Tipos de instalaciones
solares: on-grid, off grid e híbridos
[Online]. Available: https://www.
suriaenergy.com/tipos-de-instalaciones-
solares-ongrid-offgrid-e-hibridos.
[7]
Wega lighting, ¿Cómo funcionan los
sistemas ON GRID? [Online]. Available:
https://www.wega-lighting.com/energy/
inversores/sistema-on-grid/
