Una desmotadora de algodón , que significa "motor 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 fibras luego se procesan en diversos productos de algodón, como percal y lienzo, mientras que el algodón que no está dañado se utiliza principalmente para textiles como prendas de vestir. Las semillas separadas pueden usarse para cultivar más algodón o para producir aceite de semilla de algodón .
Las desmotadoras de rodillos manuales se habían utilizado en el subcontinente indio desde al menos el año 500 d. C. y luego en otras regiones. [4] La desmotadora india de rodillos de tornillo sin fin se inventó alrededor del siglo XVI [5] y, según Lakwete, se ha mantenido 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 Whitney's utilizó una combinación de una malla de alambre y pequeños ganchos de alambre para pasar el algodón, mientras que los cepillos eliminaban continuamente la pelusa de algodón suelta para evitar atascos. Revolucionó la industria del algodón en los Estados Unidos, pero también, sin darse cuenta, condujo al crecimiento de la esclavitud en el sur de Estados Unidos . La desmotadora de Whitney hizo que el cultivo de algodón fuera más rentable [ cita necesaria ] y eficiente, por lo que los propietarios de las plantaciones expandieron sus plantaciones y utilizaron más esclavos para recoger algodón. Whitney nunca inventó la máquina para cosechar algodón: todavía había que recogerlo a mano. Por 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 eléctricas, y ofrecen una productividad mucho mayor que sus precursoras manuales. [7]
Las fibras de algodón se producen en las vainas de las semillas ("cápsulas") de la planta de algodón, donde las fibras ("pelusas") de las cápsulas están estrechamente entretejidas 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 la producción de algodón requería horas de trabajo para la separación. Se habían inventado muchos dispositivos sencillos para extraer semillas, pero hasta la innovación de la desmotadora de algodón, la mayoría requería una gran atención del operador y funcionaba sólo en pequeña escala. [9]
La desmotadora se elabora 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 pueden pasar los dientes con espacios mínimos. Los dientes agarran las fibras de algodón a medida que gira el mecanismo, 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 separa del algodón giratorio antes de caer en un recipiente colector. Al 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 recolector.
La semilla se reutiliza para plantar o se envía a un molino de aceite para ser procesada 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. Luego, la prensa de balas comprime el algodón en balas para su almacenamiento y envío. Las desmotadoras modernas pueden procesar hasta 15 toneladas (33.000 libras) de algodón por hora.
En la India se empezó a utilizar una desmotadora de algodón de un solo rodillo en el siglo V. Una mejora inventada en la India fue la desmotadora de dos rodillos, conocida como "churka", "charki" o "rodillo de madera trabajado 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 ginebras eran difíciles de usar y requerían mucha habilidad. Era necesario un solo rodillo estrecho para expulsar las semillas del algodón sin aplastarlas. El diseño era similar al de una piedra para moler , que se utilizaba para moler grano. La historia temprana de la desmotadora de algodón es ambigua, porque los arqueólogos probablemente confundieron las piezas de la desmotadora de algodón con otras herramientas. [4]
Entre los siglos XII y XIV aparecieron las desmotadoras de doble rodillo en India y China. La versión india de la desmotadora de doble rodillo prevalecía en todo el comercio del algodón en el Mediterráneo en el siglo XVI. Este dispositivo mecánico, en algunas zonas, funcionaba con energía hidráulica. [11]
La desmotadora de rodillos de tornillo sin fin , que se inventó en el subcontinente indio durante la era temprana del Sultanato de Delhi de los siglos XIII al XIV, entró en uso en el Imperio Mughal alrededor del siglo XVI, [12] y todavía se usa en el subcontinente indio. hasta nuestros días. [4] Otra innovación, la incorporación de la manivela en la desmotadora de algodón, apareció por primera vez en algún momento durante el último Sultanato de Delhi o principios del Imperio Mughal. [13] La incorporación del engranaje helicoidal y la manivela en la desmotadora de algodón con rodillo llevó a una producción textil de algodón india enormemente expandida 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 podrían producir 250 libras por día. Si se utilizaran bueyes para impulsar 16 de estas máquinas y se utilizara el trabajo de unas pocas personas para alimentarlas, podrían producir tanto trabajo como antes 750 personas. [15]
La desmotadora de algodón con rodillo india, conocida como churka o charkha , se introdujo en los Estados Unidos a mediados del siglo XVIII, cuando fue adoptada en el sur de los 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 en 1772 y Joseph Eve en 1788 hicieron varias modificaciones a la desmotadora de rodillos india, pero sus usos permanecieron limitados 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 se concedió el 14 de marzo de 1794, pero no se validó hasta 1807. A la patente de Whitney se le asignó el número 72X. [18] Existe una ligera controversia sobre si la idea de la desmotadora de algodón moderna y sus elementos constitutivos 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 posteriormente 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 para separar las semillas y el algodón. Hasta la fecha, el supuesto papel de Greene en la invención de la ginebra 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 hileras de alambres delgados que atrapaban las fibras de las cápsulas de algodón. Luego, cada fila de cables pasó a través de las barras de una rejilla en forma de peine, tirando de las fibras de algodón a través de la rejilla mientras lo hacían. [20] Los dientes en forma de peine de las rejillas estaban muy espaciados, evitando que pasaran las semillas, los fragmentos del cáliz duro y seco de la flor de algodón original, o los palos y otros desechos adheridos a las fibras. Luego, una serie de cepillos en un segundo cilindro giratorio separaron las fibras ahora limpias de los cables, 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 habían obtenido patentes para mejorar la desmotadora de algodón en 1796. [21] Sin embargo, la evidencia indica Whitney inventó la ginebra Saw, por la que es famoso. Aunque pasó muchos años en los tribunales intentando hacer valer su patente contra 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 pudiera ganar mucho dinero con el dispositivo en el único año que quedaba antes de la patente. venció. [22]
Si bien la desmotadora Whitney facilitó la limpieza de las semillas del algodón de fibra corta, dañó las fibras del algodón de fibra extralarga ( Gossypium barbadense ). En 1840, Fones McCarthy recibió una patente para una "desmotadora de algodón con cilindro liso", una desmotadora de rodillos. La desmotadora McCarthy se comercializó para su uso con algodón de fibra corta y extralarga, pero era particularmente útil para procesar algodón de fibra larga. Después de que expiró la patente de McCarthy en 1861, las ginebras tipo McCarthy se fabricaron en Gran Bretaña y se vendieron en todo el mundo. [23] La desmotadora McCarthy's se adoptó para limpiar la variedad Sea Island de algodón de fibra extralarga cultivado en Florida, Georgia y Carolina del Sur. Limpiaba algodón varias veces más rápido que las desmotadoras más antiguas y, cuando estaba impulsada por un caballo, producía entre 150 y 200 libras de pelusa por día. [24] La ginebra McCarthy utilizó 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 usaban una cuchilla alternativa. Estos descendientes de la desmotadora McCarthy son las únicas desmotadoras que ahora se utilizan para algodón de fibra extralarga 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 de vapor en lugar de fuerza animal, un alimentador automático para asegurar que el puesto de desmotación funcionara sin problemas, un condensador para hacer que el algodón limpio que salía de la desmotadora fuera más fácil de manejar y prensas interiores para que el algodón ya no tuviera que ser acarreado. el desmotador para ser embalado. [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 un sistema desmotador y obtuvieron patentes relacionadas. [27]
El equipo de desmotado Munger System (o sistema desmotador) integró toda la maquinaria de operación de desmotado, asegurando así que el algodón fluyera a través de las máquinas sin problemas. Este tipo de desmotadoras 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 punto de venta para la mayoría de los propietarios de desmotadoras fue el consiguiente ahorro de costos al producir algodón más rápidamente y de mayor calidad. [29]
En la década de 1960, se habían logrado muchos otros avances en la maquinaria desmotadora, pero la forma en que el algodón fluía a través de la maquinaria desmotadora seguía siendo el sistema Munger. [30]
El historiador económico William H. Phillips se refirió al desarrollo del sistema de desmotado como "La Revolución Munger" en el desmotado de algodón. [31] Él 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 plantaciones de propiedad privada fueron reemplazadas por desmotadoras públicas a gran escala. Esta revolución, a su vez, condujo a una importante reestructuración de la industria. industria desmotadora de algodón, a medida que las pequeñas y dispersas fábricas y talleres desmotadoras del siglo XIX dieron paso a un número cada vez menor de grandes corporaciones del siglo XX que diseñaban y construían operaciones desmotadoras enteras. [32]
Uno de los pocos (y quizás el único) ejemplo de ginebra Munger que queda en existencia se exhibe en Frogmore Plantation en Luisiana.
Antes de la introducción de la desmotadora mecánica de algodón, el algodón requería un trabajo considerable 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 Antebellum . Ciudades como Nueva Orleans, Luisiana ; Móvil, Alabama ; Charleston, Carolina del Sur ; y Galveston, Texas, se convirtieron en importantes puertos marítimos y obtuvieron importantes beneficios económicos del algodón cultivado en todo el sur. Además, la oferta enormemente ampliada de algodón creó una fuerte demanda de maquinaria textil y mejores diseños de máquinas que reemplazaron las piezas de madera con metal. Esto llevó 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, concentrada 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 a un solo trabajador le tomaba alrededor de diez horas separar una libra de fibra de las semillas, un equipo de dos o tres esclavos usando una desmotadora de algodón podía producir alrededor de cincuenta libras de algodón en solo un día. [35] El número de esclavos aumentó junto con el aumento de la producción de algodón, pasando 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 al algodón como cultivo y al sur de Estados Unidos en la primera potencia agrícola del mundo". [38]
La invención de la desmotadora de algodón provocó un aumento en el 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 hacia la agricultura basada en plantaciones (al mismo tiempo que fomentaba el crecimiento de la industria textil en otros lugares, como en el Norte), la invención de la desmotadora de algodón es frecuentemente olvidada. citado 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 ya sea en remolques, en " módulos " rectangulares comprimidos que pesan hasta 10 toneladas métricas cada uno o en módulos redondos envueltos en polietileno similares a una bala de heno producida 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 aspira a través de un tubo, de aproximadamente 16 pulgadas (41 cm) de diámetro, que se balancea sobre el algodón. Esta tubería suele operarse manualmente, pero en las modernas plantas de algodón está cada vez más automatizada. La necesidad de remolques para transportar el producto hasta la desmotadora se ha reducido drásticamente desde la introducción de los módulos. Si el algodón se envía en módulos, el alimentador de módulos separa los módulos utilizando rodillos de púas y extrae los trozos más grandes de material extraño del algodón. El algodón suelto del alimentador del módulo es luego aspirado hacia el mismo punto de partida que el algodón del remolque.
Luego, el algodón ingresa a una secadora, que elimina el exceso de humedad. El limpiador de cilindros utiliza seis o siete cilindros giratorios con púas para romper grandes terrones de algodón. Los materiales extraños más finos, como tierra y hojas, pasan a través de varillas o mallas para su eliminación. La máquina de palos utiliza fuerza centrífuga para eliminar materias extrañas más grandes, como palos y rebabas, mientras que el algodón se sujeta mediante cilindros de sierra que giran rápidamente.
El desmotador utiliza los dientes de sierras giratorias para tirar del algodón a través de una serie de "nervaduras de desmotado", que extraen las fibras de las semillas que son demasiado grandes para pasar a través de las nervaduras. Luego, la semilla limpia se retira de la desmotadora mediante un sistema transportador de sinfín . La semilla se reutiliza para plantar o se envía a un molino de aceite para ser procesada 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. Luego, la prensa de balas comprime el algodón en balas 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 crean una cantidad sustancial de residuos de desmotadora de algodón (CGR, por sus siglas en inglés) que consisten en palos, hojas, tierra, cápsulas inmaduras y semillas de algodón. Actualmente se están realizando investigaciones para investigar el uso de estos residuos en la producción de etanol . Debido a las fluctuaciones en la composición química durante el procesamiento, resulta difícil crear un proceso de etanol consistente, pero existe la posibilidad de maximizar aún más la utilización de los desechos en la producción de algodón. [42] [7]
Notas
Bibliografía
