Una desmotadora de algodón , que significa " máquina de algodón " [1] [2] , es una máquina que separa rápida y fácilmente las fibras de algodón de sus semillas, lo que permite una productividad mucho mayor que la separación manual del algodón. [3] Las semillas separadas se pueden utilizar para cultivar más algodón o para producir aceite de semilla de algodón .
Las desmotadoras de rodillos manuales se han utilizado en el subcontinente indio desde el año 500 d. C. y luego en otras regiones. [4] La desmotadora de rodillos con engranaje helicoidal de la India se inventó en algún momento alrededor del siglo XVI [5] y, según Lakwete, ha permanecido prácticamente sin cambios hasta la actualidad. Una desmotadora de algodón mecánica moderna fue creada por el inventor estadounidense Eli Whitney en 1793 y patentada en 1794.
La desmotadora de Whitney utilizaba una combinación de una malla de alambre y pequeños ganchos de alambre para tirar del algodón, mientras que unos cepillos eliminaban continuamente la pelusa suelta del algodón para evitar atascos. Revolucionó la industria del algodón en los Estados Unidos, pero también condujo inadvertidamente al crecimiento de la esclavitud en el sur de Estados Unidos . La desmotadora de Whitney hizo que el cultivo del algodón fuera más rentable [ cita requerida ] y eficiente, por lo que los propietarios de las plantaciones ampliaron sus plantaciones y utilizaron más esclavos para recoger el algodón. Whitney nunca inventó la máquina para cosechar el algodón: todavía tenía que recogerse a mano. Por lo tanto, la invención ha sido identificada como un factor que contribuyó inadvertidamente al estallido de la Guerra Civil estadounidense . [6] Las desmotadoras de algodón automatizadas modernas utilizan múltiples cilindros de limpieza y sierras motorizadas, y ofrecen una productividad mucho mayor que sus precursoras manuales. [7]
Las fibras de algodón se producen en las vainas de semillas ("cápsulas") de la planta del algodón , donde las fibras ("pelusa") de las cápsulas están estrechamente entrelazadas con las semillas. Para que las fibras sean utilizables, primero se deben separar las semillas y las fibras, una tarea que antes se realizaba manualmente y que requería horas de trabajo para la producción de algodón. Se habían inventado muchos dispositivos sencillos para quitar las semillas, pero hasta la innovación de la desmotadora de algodón, la mayoría requería una atención considerable por parte del operador y funcionaba solo a pequeña escala. [9]
La desmotadora está hecha con dos cilindros giratorios. El primer cilindro tiene líneas de dientes alrededor de la circunferencia y, en ángulo contra este cilindro, hay una placa de metal con pequeños agujeros, "nervaduras de desmotado", a través de las cuales los dientes pueden encajar con espacios mínimos. Los dientes agarran las fibras de algodón mientras el mecanismo gira, arrastrándolas a través de estos pequeños agujeros. Las semillas son demasiado grandes para pasar por los agujeros y, por lo tanto, la placa de metal las retira del algodón giratorio antes de que caigan en un recipiente colector. En el otro lado del primer cilindro, hay un segundo cilindro, también giratorio, con cepillos adjuntos. Este segundo cilindro limpia el algodón del primero y lo deposita en el cubo colector.
La semilla se reutiliza para la siembra o se envía a un molino de aceite para su posterior procesamiento y obtención de aceite y harina de semilla de algodón . Los limpiadores de pelusas vuelven a utilizar sierras y barras de rejilla, esta vez para separar las semillas inmaduras y cualquier materia extraña restante de las fibras. A continuación, la prensa de pacas comprime el algodón en pacas para su almacenamiento y envío. Las desmotadoras modernas pueden procesar hasta 15 toneladas (33.000 libras) de algodón por hora.
En la India, en el siglo V se empezó a utilizar una desmotadora de algodón de un solo rodillo. Una mejora que se inventó en la India fue la desmotadora de dos rodillos, conocida como "churka", "charki" o "rodillo de madera con gusanos". [10]
Las primeras versiones de la desmotadora de algodón consistían en un solo rodillo hecho de hierro o madera y una pieza plana de piedra o madera. La evidencia más antigua de la desmotadora de algodón se encuentra en el siglo V, en forma de pinturas budistas que representan una desmotadora de un solo rodillo en las cuevas de Ajanta en el oeste de la India . [4] Estas primeras desmotadoras eran difíciles de usar y requerían una gran habilidad. Se necesitaba un solo rodillo estrecho para expulsar las semillas del algodón sin aplastarlas. El diseño era similar al de una piedra de moler , que se usaba para moler el grano. La historia temprana de la desmotadora de algodón es ambigua, porque los arqueólogos probablemente confundieron las partes de la desmotadora de algodón con otras herramientas. [4]
Entre los siglos XII y XIV, aparecieron en la India y China desmotadoras de dos rodillos. La versión india de la desmotadora de dos rodillos ya era común en todo el comercio de algodón del Mediterráneo en el siglo XVI. Este dispositivo mecánico funcionaba, en algunas zonas, con energía hidráulica. [11]
La desmotadora de rodillos con engranaje helicoidal , que se inventó en el subcontinente indio durante la era temprana del Sultanato de Delhi de los siglos XIII al XIV, comenzó a usarse en el Imperio mogol en algún momento alrededor del siglo XVI, [12] y todavía se usa en el subcontinente indio hasta el día de hoy. [4] Otra innovación, la incorporación de la manivela en la desmotadora de algodón, apareció por primera vez en algún momento durante el Sultanato de Delhi tardío o el Imperio mogol temprano. [13] La incorporación del engranaje helicoidal y la manivela en la desmotadora de algodón condujo a una gran expansión de la producción textil de algodón de la India durante la era mogol. [14]
Se informó que, con una desmotadora de algodón india, que es mitad máquina y mitad herramienta, un hombre y una mujer podían limpiar 28 libras de algodón por día. Con una versión modificada de Forbes, un hombre y un niño podían producir 250 libras por día. Si se usaran bueyes para hacer funcionar 16 de estas máquinas y se empleara el trabajo de unas pocas personas para alimentarlas, podrían producir tanto trabajo como antes producían 750 personas. [15]
La desmotadora de algodón de rodillos india, conocida como churka o charkha , se introdujo en los Estados Unidos a mediados del siglo XVIII, cuando se adoptó en el sur de Estados Unidos . El dispositivo se adoptó para limpiar algodón de fibra larga , pero no era adecuado para el algodón de fibra corta que era más común en ciertos estados como Georgia . El Sr. Krebs realizó varias modificaciones a la desmotadora de algodón de rodillos india en 1772 y Joseph Eve en 1788, pero sus usos se limitaron a la variedad de fibra larga, hasta que Eli Whitney desarrolló una desmotadora de algodón de fibra corta en 1793. [17]
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Eli Whitney (1765-1825) solicitó una patente para su desmotadora de algodón el 28 de octubre de 1793; la patente fue otorgada el 14 de marzo de 1794, pero no fue validada hasta 1807. A la patente de Whitney se le asignó el número de patente 72X. [18] Existe una ligera controversia sobre si la idea de la desmotadora de algodón moderna y sus elementos constituyentes se atribuyen correctamente a Eli Whitney. La imagen popular de Whitney inventando la desmotadora de algodón se atribuye a un artículo sobre el tema escrito a principios de la década de 1870 y luego reimpreso en 1910 en The Library of Southern Literature . En este artículo, el autor afirmó que Catharine Littlefield Greene le sugirió a Whitney el uso de un componente similar a un cepillo que era fundamental para separar las semillas y el algodón. El supuesto papel de Greene en la invención de la desmotadora no se ha verificado de forma independiente. [19]
El modelo de desmotadora de algodón de Whitney era capaz de limpiar 50 libras (23 kg) de pelusa por día. El modelo consistía en un cilindro de madera cubierto por filas de alambres delgados que atrapaban las fibras de las cápsulas de algodón. Cada fila de alambres pasaba entonces por las barras de una rejilla similar a un peine, tirando de las fibras de algodón a través de la rejilla a medida que lo hacían. [20] Los dientes similares a peines de las rejillas estaban muy juntos, lo que impedía que las semillas, los fragmentos del cáliz seco y duro de la flor de algodón original o las ramas y otros desechos adheridos a las fibras pasaran a través de ellos. Una serie de cepillos en un segundo cilindro giratorio cepillaban entonces las fibras ahora limpias para soltarlas de los alambres, evitando que el mecanismo se atascara.
Muchos inventores contemporáneos intentaron desarrollar un diseño que procesara algodón de fibra corta , y Hodgen Holmes, Robert Watkins, William Longstreet y John Murray ya habían obtenido patentes por mejoras en la desmotadora de algodón en 1796. [21] Sin embargo, la evidencia indica que Whitney sí inventó la desmotadora de sierra, por la que es famoso. Aunque pasó muchos años en los tribunales intentando hacer cumplir su patente contra los plantadores que hacían copias no autorizadas, un cambio en la ley de patentes finalmente hizo que su reclamo fuera legalmente ejecutable, demasiado tarde para que ganara mucho dinero con el dispositivo en el único año que le quedaba antes de que expirara la patente. [22]
Aunque la desmotadora de Whitney facilitaba la limpieza de las semillas del algodón de fibra corta, dañaba las fibras del algodón de fibra extralarga ( Gossypium barbadense ). En 1840, Fones McCarthy recibió una patente para una "desmotadora de algodón de cilindro liso", una desmotadora de rodillos. La desmotadora de McCarthy se comercializó para su uso tanto con algodón de fibra corta como con algodón de fibra extralarga, pero fue particularmente útil para procesar algodón de fibra larga. Después de que la patente de McCarthy expirara en 1861, las desmotadoras de tipo McCarthy se fabricaron en Gran Bretaña y se vendieron en todo el mundo. [23] La desmotadora de McCarthy se adoptó para limpiar la variedad Sea Island de algodón de fibra extralarga cultivada en Florida, Georgia y Carolina del Sur. Limpiaba el algodón varias veces más rápido que las desmotadoras más antiguas y, cuando era impulsada por un caballo, producía entre 150 y 200 libras de pelusa al día. [24] La desmotadora McCarthy usaba un cuchillo alternativo para separar las semillas de la pelusa. La vibración causada por el movimiento alternativo limitaba la velocidad a la que podía funcionar la desmotadora. A mediados del siglo XX, las desmotadoras que utilizaban una cuchilla giratoria reemplazaron a las que utilizaban una cuchilla alternativa. Estas descendientes de la desmotadora McCarthy son las únicas desmotadoras que se utilizan actualmente para el algodón de fibra extra larga en los Estados Unidos. [25]
Durante una década y media después del final de la Guerra Civil en 1865, una serie de características innovadoras se utilizaron ampliamente para el desmotado en los Estados Unidos. Incluían energía a vapor en lugar de fuerza animal, un alimentador automático para asegurar que la desmotadora funcionara sin problemas, un condensador para facilitar el manejo del algodón limpio que salía de la desmotadora y prensas interiores para que ya no fuera necesario llevar el algodón a través del patio de desmotado para enfardarlo. [26] Luego, en 1879, mientras dirigía la desmotadora de su padre en Rutersville, Texas , Robert S. Munger inventó técnicas adicionales de desmotado de sistemas. Robert y su esposa, Mary Collett, se mudaron más tarde a Mexia, Texas , construyeron una desmotadora de sistemas y obtuvieron patentes relacionadas. [27]
El sistema de desmotado Munger (o desmotador de sistema) integraba toda la maquinaria de la operación de desmotado, asegurando así que el algodón fluiría a través de las máquinas sin problemas. Estos desmotadores de sistema utilizan aire para mover el algodón de una máquina a otra. [28] La motivación de Munger para sus inventos incluía mejorar las condiciones de trabajo de los empleados en la desmotadora. Sin embargo, el atractivo para la mayoría de los propietarios de desmotadoras era el ahorro de costos que esto conllevaba al producir algodón más rápido y de mayor calidad. [29]
En la década de 1960, se habían logrado muchos otros avances en la maquinaria de desmotado, pero el sistema Munger seguía siendo el utilizado para el paso del algodón por la maquinaria. [30]
El historiador económico William H. Phillips se refirió al desarrollo del desmotado sistemático como "La revolución Munger" en el desmotado de algodón. [31] Escribió:
"Las innovaciones de Munger fueron la culminación de lo que el geógrafo Charles S. Aiken ha denominado la segunda revolución del desmotado, en la que las desmotadoras de plantación de propiedad privada fueron sustituidas por desmotadoras públicas a gran escala. Esta revolución, a su vez, condujo a una importante reestructuración de la industria del desmotado de algodón, ya que las pequeñas y dispersas fábricas y tiendas de desmotado del siglo XIX dieron paso a un número cada vez menor de grandes corporaciones del siglo XX que diseñaban y construían operaciones de desmotado completas". [32]
Uno de los pocos (y quizás únicos) ejemplos de ginebra Munger que quedan en existencia se encuentra en exhibición en Frogmore Plantation en Luisiana.
Antes de la introducción de la desmotadora mecánica de algodón, el algodón requería una considerable cantidad de trabajo para limpiar y separar las fibras de las semillas. [33] Con la desmotadora de Eli Whitney, el algodón se convirtió en un negocio tremendamente rentable, creando muchas fortunas en el sur de Estados Unidos antes de la Guerra de Secesión . Ciudades como Nueva Orleans, Luisiana ; Mobile, Alabama ; Charleston, Carolina del Sur ; y Galveston, Texas se convirtieron en importantes puertos de embarque, obteniendo un beneficio económico sustancial del algodón cultivado en todo el sur. Además, la gran expansión de la oferta de algodón creó una fuerte demanda de maquinaria textil y diseños mejorados de máquinas que reemplazaron las piezas de madera por metal. Esto condujo a la invención de muchas máquinas herramienta a principios del siglo XIX. [3]
La invención de la desmotadora de algodón provocó un crecimiento masivo de la producción de algodón en los Estados Unidos, concentrado principalmente en el sur. La producción de algodón se expandió de 750.000 fardos en 1830 a 2,85 millones de fardos en 1850. Como resultado, la región se volvió aún más dependiente de las plantaciones que utilizaban mano de obra esclava negra, y la agricultura de plantación se convirtió en el sector más grande de su economía. [34] Mientras que un solo trabajador necesitaba alrededor de diez horas para separar una sola libra de fibra de las semillas, un equipo de dos o tres esclavos que usaran una desmotadora de algodón podían producir alrededor de cincuenta libras de algodón en solo un día. [35] El número de esclavos aumentó en sintonía con el aumento de la producción de algodón, aumentando de alrededor de 700.000 en 1790 a alrededor de 3,2 millones en 1850. [36] La invención de la desmotadora de algodón provocó un aumento de la demanda de mano de obra esclava en el sur de Estados Unidos , revirtiendo el declive económico que se había producido en la región a finales del siglo XVIII. [37] La desmotadora de algodón "transformó así el algodón como cultivo y al sur de Estados Unidos en la primera potencia agrícola del mundo". [38]
La invención de la desmotadora de algodón condujo a un aumento del uso de esclavos en las plantaciones del Sur. Debido a ese efecto involuntario sobre la esclavitud estadounidense, que aseguró que la economía del Sur se desarrollara en la dirección de la agricultura basada en las plantaciones (al tiempo que fomentaba el crecimiento de la industria textil en otros lugares, como en el Norte), la invención de la desmotadora de algodón se cita con frecuencia como una de las causas indirectas de la Guerra Civil estadounidense. [39] [6] [40]
En la producción moderna de algodón, el algodón llega a las desmotadoras industriales en remolques, en " módulos " rectangulares comprimidos que pesan hasta 10 toneladas métricas cada uno o en módulos redondos envueltos en polietileno similares a un fardo de heno producido durante el proceso de recolección por la generación más reciente de recolectores de algodón. El algodón del remolque (es decir, el algodón no comprimido en módulos) que llega a la desmotadora se succiona a través de un tubo, de aproximadamente 16 pulgadas (41 cm) de diámetro, que se balancea sobre el algodón. Este tubo generalmente se opera manualmente, pero cada vez está más automatizado en las plantas de algodón modernas. La necesidad de remolques para transportar el producto a la desmotadora se ha reducido drásticamente desde la introducción de los módulos. Si el algodón se envía en módulos, el alimentador de módulos los rompe utilizando rodillos con púas y extrae los trozos más grandes de material extraño del algodón. Luego, el algodón suelto del alimentador de módulos se succiona hacia el mismo punto de partida que el algodón del remolque.
El algodón luego entra en una secadora, que elimina el exceso de humedad. El limpiador de cilindros utiliza seis o siete cilindros giratorios con púas para romper los grandes grumos de algodón. El material extraño más fino, como tierra y hojas, pasa a través de varillas o tamices para su eliminación. La máquina de varillas utiliza fuerza centrífuga para eliminar el material extraño más grande, como ramitas y rebabas, mientras que el algodón es sujetado por cilindros de sierra que giran rápidamente.
La desmotadora utiliza los dientes de sierras giratorias para tirar del algodón a través de una serie de "costillas de desmotado", que extraen las fibras de las semillas que son demasiado grandes para pasar a través de las costillas. A continuación, la semilla limpia se retira de la desmotadora mediante un sistema de transportador de barrena . La semilla se reutiliza para la plantación o se envía a un molino de aceite para su posterior procesamiento en aceite de semilla de algodón y harina de semilla de algodón . Los limpiadores de pelusa vuelven a utilizar sierras y barras de rejilla, esta vez para separar las semillas inmaduras y cualquier materia extraña restante de las fibras. A continuación, la prensa de pacas comprime el algodón en pacas para su almacenamiento y envío. Las desmotadoras modernas pueden procesar hasta 15 toneladas (33.000 libras) de algodón por hora. [41]
Las desmotadoras de algodón modernas generan una cantidad sustancial de residuos de desmotado de algodón (CGR), que consisten en ramas, hojas, tierra, cápsulas inmaduras y semillas de algodón. Actualmente se están realizando investigaciones para investigar el uso de estos desechos en la producción de etanol . Debido a las fluctuaciones en la composición química durante el procesamiento, es difícil crear un proceso de etanol consistente, pero existe el potencial de maximizar aún más el uso de los desechos en la producción de algodón. [42] [7]
Notas
Bibliografía
