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Un arado o ( EE. UU. ) arado (ambos pronunciados / p l aʊ / ) es una herramienta agrícola para aflojar o remover el suelo antes de sembrar semillas o plantar. [1] Los arados eran tradicionalmente tirados por bueyes y caballos, pero los arados modernos son tirados por tractores. Un arado puede tener un marco de madera, hierro o acero con una cuchilla adjunta para cortar y aflojar el suelo. Ha sido fundamental para la agricultura durante la mayor parte de la historia. [2] Los primeros arados no tenían ruedas; un arado de este tipo era conocido por los romanos como aratrum . Los pueblos celtas comenzaron a utilizar arados con ruedas en la era romana. [3]
El objetivo principal del arado es remover la capa superior del suelo, [4] para llevar nutrientes frescos a la superficie [5] y enterrar las malas hierbas y los restos de los cultivos para que se descompongan . Las zanjas cortadas por el arado se denominan surcos. En el uso moderno, un campo arado normalmente se deja secar y luego se rastrilla antes de plantar. Arar y cultivar el suelo nivela el contenido de la capa superior de 12 a 25 centímetros (5 a 10 pulgadas) del suelo, donde crecen la mayoría de las raíces alimentadoras de las plantas .
Los arados eran impulsados inicialmente por humanos, pero el uso de animales de granja es considerablemente más eficiente. Los primeros animales utilizados fueron los bueyes. Más tarde, se utilizaron caballos y mulas en muchas áreas. Con la Revolución Industrial llegó la posibilidad de utilizar máquinas de vapor para tirar de los arados. Estos, a su vez, fueron reemplazados por tractores de combustión interna a principios del siglo XX. El arado Petty fue un invento notable para arar franjas de huertos en Australia en la década de 1930.
El uso del arado tradicional ha disminuido en algunas zonas amenazadas por el daño del suelo y la erosión . En su lugar se utilizan arados más superficiales u otras técnicas de labranza de conservación menos invasivas .
El arado aparece en una de las piezas de literatura escrita más antiguas que se conservan, del tercer milenio a. C., donde se lo personifica y debate con otra herramienta, la azada , sobre cuál es mejor: un poema de disputa sumerio conocido como el Debate entre la azada y el arado . [6]
En inglés antiguo, como en otras lenguas germánicas , el arado era conocido tradicionalmente por otros nombres, por ejemplo, en inglés antiguo sulh (dialecto moderno sullow ), en alto alemán antiguo medela , geiza , huohilī(n) , en nórdico antiguo arðr ( sueco årder ) y en gótico hōha , todos ellos presumiblemente referidos al ard (arado rascador).
La palabra moderna proviene del nórdico antiguo plógr , y por lo tanto es germánica, pero aparece relativamente tarde (no está atestiguada en gótico ) y se piensa que es un préstamo de una de las lenguas itálicas del norte . El cognado alemán es "pflug", el holandés "ploeg" y el sueco "plog". En muchas lenguas eslavas y en rumano la palabra es "plug". Palabras con la misma raíz aparecieron con significados relacionados: en raético plaumorati "arado pesado con ruedas" ( Plinio , Nat. Hist. 18, 172), y en latín plaustrum "carro de granja", plōstrum, plōstellum "carro", y plōxenum, plōximum "caja de carro". [7] [8] La palabra debe haber hecho referencia originalmente al arado pesado con ruedas, común en el noroeste de Europa romana en el siglo V d. C. [9]
Muchos consideran que plough es un derivado del verbo * plehan ~ * plegan 'tomar responsabilidad' (cf. alemán pflegen 'cuidar, cuidar'), lo que explicaría, por ejemplo, el alto alemán antiguo pfluog con su doble significado de 'arado' y 'sustento'. [10] [11] [12] Guus Kroonen (2013) [13] propone un derivado vṛddhi de * plag/kkōn 'césped' (cf. holandés plag 'césped', nórdico antiguo plagg 'tela', alto alemán medio pflacke 'trapo, parche, mancha'). Finalmente, Vladimir Orel (2003) [14] une tentativamente plough a una raíz PIE * blōkó- , que supuestamente dio al armenio antiguo peɫem 'cavar' y al galés bwlch 'grieta', aunque la palabra puede no ser de origen indoeuropeo. [15]
Las partes básicas del arado moderno son:
Otras partes incluyen la rana (o marco), el corredor, el lado de tierra, la espinilla, el trashboard y los zancos (manijas).
En los arados modernos y algunos arados más antiguos, la vertedera está separada de la reja y del rodillo, por lo que estas piezas se pueden sustituir sin tener que sustituir la vertedera. La abrasión acaba desgastando todas las piezas del arado que entran en contacto con el suelo.
Cuando se desarrolló la agricultura , se trabajaba el suelo con simples palos de excavación y azadas manuales . [4] Estos se utilizaban en zonas muy fértiles, como las orillas del Nilo , donde la inundación anual rejuvenece el suelo, para crear surcos en los que plantar semillas. Los palos de excavación, las azadas y los azadones no se inventaron en ningún lugar, y el cultivo con azada debe haber sido común en todas partes donde se practicaba la agricultura. El cultivo con azada es el método de labranza tradicional en las regiones tropicales o subtropicales, que se caracterizan por suelos pedregosos, pendientes pronunciadas, cultivos de raíces predominantes y cereales secundarios cultivados a intervalos amplios. Si bien la agricultura con azada es la más adecuada para estas regiones, se utiliza de alguna manera en todas partes.
Algunas azadas antiguas, como la egipcia mr , eran puntiagudas y lo suficientemente fuertes como para limpiar el suelo rocoso y hacer sembradoras , por lo que se las llama azadas de mano . Sin embargo, la domesticación de bueyes en Mesopotamia y la civilización del valle del Indo , tal vez ya en el sexto milenio a. C., proporcionó a la humanidad la fuerza de tiro necesaria para desarrollar el arado verdadero (o rascador) más grande y tirado por animales. La evidencia sobreviviente más antigua del arado ha sido datada entre 3500 y 3800 a. C., en un sitio en Bubeneč , República Checa. [16] [ verificación necesaria ] También se descubrió un campo arado, de alrededor del 2800 a. C. , en Kalibangan , India. [17] Se encontró un modelo de terracota de las primeras azadas en Banawali , India, que brinda información sobre la forma de la herramienta utilizada. [18] El arado siguió siendo fácil de reemplazar si se dañaba y fácil de replicar. [19]
El más antiguo fue el ard de proa, que consiste en un palo de tiro (o viga) atravesado por un palo puntiagudo vertical más delgado llamado cabeza (o cuerpo), con un extremo que es el zanco (mango) y el otro una reja (cuchilla de corte) arrastrada a través de la capa superior del suelo para cortar un surco poco profundo adecuado para la mayoría de los cultivos de cereales. El ard no limpia bien la tierra nueva, por lo que se tenían que usar azadas o azadones para arrancar la hierba y la maleza, y se podía hacer un arado manual, parecido a una reja , para cortar surcos más profundos delante de la reja. Debido a que el ard dejaba una franja de tierra intacta entre los surcos, los campos a menudo se araban de forma cruzada a lo largo y a lo ancho, lo que tendía a formar campos celtas cuadrados . [20] : 42 El ard se adapta mejor a los suelos francos o arenosos que se fertilizan naturalmente por las inundaciones anuales, como en el Delta del Nilo y el Creciente Fértil , y en menor medida en cualquier otra región de cultivo de cereales con suelo ligero o delgado.
Para cultivar regularmente en áreas menos fértiles, se creía que el suelo debía ser removido para llevar los nutrientes a la superficie. Un avance importante para este tipo de agricultura fue el arado giratorio, también conocido como arado de vertedera (Reino Unido), arado de vertedera (EE. UU.) o arado de marco. [21] Se podía agregar una reja (o skeith) para cortar verticalmente en el suelo justo delante de la reja (delante de la ranilla), un borde de corte en forma de cuña en la parte delantera inferior de la vertedera con el lado terrestre del marco sosteniendo la reja inferior (componente subterráneo). El arado de vertedera de hierro pesado fue inventado en el Imperio Han de China en el siglo I y II, y desde allí se extendió a los Países Bajos , que lideraron la Revolución Agrícola. [22] : 20 El arado de vertedera introducido en el siglo XVIII fue un gran avance en la tecnología. [4]
Los arados chinos de la época Han en adelante cumplen todas estas condiciones de eficiencia a la perfección, por lo que probablemente la yunta de arado estándar de la época Han estaba formada por sólo dos animales, y las yuntas posteriores por lo general por un solo animal, en lugar de los cuatro, seis u ocho animales de tiro comunes en Europa antes de la introducción de la vertedera curva y otros nuevos principios de diseño en el siglo XVIII. Aunque el arado de vertedera apareció por primera vez en Europa a principios de la Edad Media, si no a finales de la época romana, las vertederas anteriores al siglo XVIII eran por lo general de madera y rectas (Fig. 59). La enorme mano de obra que implicaba tirar de una construcción tan tosca requería grandes yuntas de arado, y esto significaba que grandes áreas de tierra tenían que reservarse para pastos. En China, donde se requería mucha menos fuerza animal, no era necesario mantener la economía mixta de cultivo y pastos típica de Europa: se podían reducir los barbechos y ampliar la superficie cultivable, y se podía sustentar a una población considerablemente mayor que en la misma cantidad de tierra en Europa. [23]
— Francesca Bray
Las partes superiores del bastidor llevan (desde el frente) el acoplamiento para la fuerza motriz (caballos), la reja y el bastidor de la parte terrestre. Dependiendo del tamaño del implemento y del número de surcos que está diseñado para arar a la vez, se puede agregar un carro delantero con una o más ruedas (conocidas como rueda de surco y rueda de apoyo) para sostener el bastidor (arado con ruedas). En el caso de un arado de un solo surco, hay una rueda en la parte delantera y manijas en la parte trasera para que el labrador lo maneje. [24]
Cuando se arrastra a través de un campo, la reja corta hacia abajo en el suelo y la reja corta horizontalmente desde el surco anterior hasta el corte vertical. Esto libera una tira rectangular de césped que será levantada por la reja y llevada por la vertedera hacia arriba y por encima, de modo que la tira de césped (rebanada de la capa superior del suelo ) que se está cortando se levanta y rueda a medida que el arado avanza, cayendo boca abajo en el surco y sobre la tierra removida de la pasada anterior por el campo. Cada espacio en el suelo donde se ha levantado y movido la tierra (generalmente hacia la derecha) se llama surco. El césped levantado de él descansa en un ángulo de aproximadamente 45 grados en el surco adyacente, sobre la parte posterior del césped de la pasada anterior. [25]
Una serie de arados a lo largo de un campo deja una hilera de césped, en parte en los surcos y en parte sobre el suelo levantado anteriormente. Visualmente, al otro lado de las hileras, se ve la tierra a la izquierda, un surco (la mitad del ancho de la franja de tierra removida) y la franja removida casi al revés que yace sobre aproximadamente la mitad de la franja anterior de tierra invertida, y así sucesivamente a lo largo del campo. Cada capa de tierra y el canal de donde proviene forman un surco clásico. El arado de vertedera redujo en gran medida el tiempo necesario para preparar un campo y, por lo tanto, permitió al agricultor trabajar una superficie de tierra más grande. Además, el patrón resultante de crestas bajas (debajo de la vertedera) y altas (a su lado) en el suelo forma canales de agua, lo que permite que el suelo drene. En áreas donde la acumulación de nieve causa dificultades, esto permite a los agricultores plantar la tierra antes, ya que el agua de deshielo se drena más rápidamente. [26]
Hay cinco partes principales de un arado de vertedera:
La reja , la parte de tierra y la vertedera están atornilladas a la ranilla, que es una pieza irregular de hierro fundido en la base del cuerpo del arado, a la que se atornillan las partes que llevan la tierra. [27]
La reja es el borde que hace el corte horizontal para separar la lámina del surco del suelo que se encuentra debajo. Las rejas convencionales tienen una forma que permite penetrar el suelo de manera eficiente: la punta apunta hacia abajo para empujar la reja hacia el suelo hasta una profundidad regular. La distancia libre, generalmente denominada succión o succión hacia abajo, varía según las diferentes marcas y tipos de arado. La configuración de la reja está relacionada con el tipo de suelo, particularmente en la succión hacia abajo o concavidad de su superficie inferior. Generalmente se reconocen tres grados de distancia libre o succión hacia abajo: regular para suelos livianos, profundo para suelos secos comunes y doblemente profundo para suelos arcillosos y con grava. [28]
A medida que la reja se desgasta, se vuelve más roma y el arado necesitará más potencia para atravesar la tierra. Un cuerpo de arado con una reja desgastada no tendrá suficiente "succión" para garantizar que excave la tierra hasta su máxima profundidad de trabajo.
Además, la reja tiene succión horizontal relacionada con la cantidad de su punta doblada fuera de la línea con el lado de la tierra. La succión hacia abajo hace que el arado penetre a la profundidad adecuada cuando se tira hacia adelante, mientras que la succión horizontal hace que el arado cree el ancho deseado de surco. La reja es una pieza plana con forma trapezoidal. Corta el suelo horizontalmente y lo levanta. Los tipos comunes son la reja regular, la reja de ala plana, la reja de punta de barra y la reja con punta montada o soldada. La reja regular conserva un buen corte pero se recomienda en suelos sin piedras. La reja de ala plana se utiliza en suelos pesados con una cantidad moderada de piedras. La reja de punta de barra se puede utilizar en condiciones extremas (suelos duros y pedregosos). La reja con punta montada está en algún lugar entre los dos últimos tipos. Los fabricantes han diseñado rejas de varias formas (trapecio, diamante, etc.) con punta y alas atornilladas, a menudo renovables por separado. A veces, el borde de corte de la reja se coloca mucho antes de la vertedera para reducir la acción pulverizadora del suelo. [30]
La vertedera es la parte del arado que recibe la rebanada del surco de la reja. [4] Es responsable de levantar y girar la rebanada del surco y, a veces, de romperla, dependiendo del tipo de vertedera, la profundidad de arado y las condiciones del suelo. La intensidad de esto depende del tipo de vertedera. Para adaptarse a diferentes condiciones del suelo y requisitos de los cultivos, las vertederas se han diseñado en diferentes formas, cada una produciendo su propio perfil de surco y acabado de superficie, pero esencialmente aún se ajustan a la clasificación original del cuerpo del arado. Los diversos tipos se han clasificado tradicionalmente como de uso general, excavadora y semiexcavadora, como se describe a continuación. [31]
El lado de tierra es la placa plana que presiona contra la pared del surco y transmite el empuje lateral de la parte inferior del arado. Ayuda a resistir la presión lateral ejercida por la reja del surco sobre la vertedera. También ayuda a estabilizar el arado durante el funcionamiento. El extremo inferior trasero del deslizamiento de tierra, que roza contra la base del surco, se conoce como talón. Un hierro de talón se atornilla al extremo de la parte trasera del lado de tierra y ayuda a sostener la parte trasera del arado. El lado de tierra y la reja están dispuestos para dar una "dirección" hacia la tierra sin arar, lo que ayuda a mantener el ancho correcto del surco. El lado de tierra suele estar hecho de acero sólido de medio carbono y es muy corto, excepto en la parte inferior trasera del arado. El talón o extremo trasero del lado de tierra trasero puede estar sujeto a un desgaste excesivo si la rueda trasera está desajustada, por lo que con frecuencia se utiliza una pieza de talón de hierro enfriado. Esto es económico y se puede reemplazar fácilmente. El lado de tierra se sujeta a la rana con pernos de arado. [ cita requerida ]
La rana (estándar) es la parte central del fondo del arado a la que se unen los demás componentes del fondo. Es una pieza irregular de metal, que puede estar hecha de hierro fundido para arados de hierro fundido o de acero soldado para arados de acero. La rana es la base del fondo del arado. Absorbe el impacto resultante de golpear rocas y, por lo tanto, debe ser resistente y fuerte. La rana, a su vez, se sujeta al marco del arado. [ cita requerida ]
Un patín que se extiende desde detrás de la reja hasta la parte trasera del arado controla la dirección del arado, porque se sostiene contra la esquina inferior del lado de la tierra del nuevo surco que se está formando. La fuerza de sujeción es el peso del césped, a medida que se levanta y gira, sobre la superficie curva de la vertedera. Debido a este patín, el arado de vertedera es más difícil de girar que el arado rasero, y su introducción provocó un cambio en la forma de los campos: de campos mayoritariamente cuadrados a "franjas" rectangulares más largas (de ahí la introducción del furlong ). [ cita requerida ]
Un avance en el diseño básico fue la reja de arado de hierro, una superficie de corte horizontal reemplazable montada en la punta de la reja. Los primeros arados con una reja desmontable y reemplazable datan de alrededor del año 1000 a. C. en el Antiguo Cercano Oriente , [32] y las primeras rejas de arado de hierro de alrededor del año 500 a. C. en China. [33] Las primeras vertederas eran cuñas que se colocaban dentro del corte formado por la reja, volcando la tierra hacia un lado. La reja del arado extendía el corte horizontalmente debajo de la superficie, de modo que cuando la vertedera lo levantaba, se volteaba un área más amplia de tierra. Las vertederas se conocen en Gran Bretaña desde finales del siglo VI en adelante. [34]
Hay varios tipos de arados disponibles. [35]
Cuando un arado choca contra una roca u otro obstáculo sólido, puede sufrir daños graves, a menos que el arado esté equipado con algún dispositivo de seguridad. Los daños pueden ser rejas dobladas o rotas, postes, vigas o tirantes doblados. [ cita requerida ]
Los tres tipos básicos de dispositivos de seguridad utilizados en los arados de vertedera son un dispositivo de liberación por resorte en la barra de tiro del arado, una construcción de viga de disparo en cada parte inferior y un diseño de reinicio automático en cada parte inferior. [ cita requerida ]
El mecanismo de liberación por resorte se utilizó en el pasado casi universalmente en arados de tipo arrastrado con uno a tres o cuatro fondos. No es práctico en arados más grandes. Cuando se encuentra una obstrucción, el mecanismo de liberación por resorte en el enganche permite que el arado se desacople del tractor. Cuando se utiliza un elevador hidráulico en el arado, las mangueras hidráulicas también se desacoplarán automáticamente cuando se desacople el arado. La mayoría de los fabricantes de arados ofrecen un sistema de reinicio automático para condiciones difíciles o suelos rocosos. El mecanismo de reinicio permite que cada cuerpo se mueva hacia atrás y hacia arriba para pasar sin daños sobre obstáculos como rocas ocultas debajo de la superficie del suelo. Un mecanismo pesado de resorte helicoidal o de láminas que mantiene el cuerpo en su posición de trabajo en condiciones normales reinicia el arado después de que se pasa la obstrucción. [ cita requerida ]
Otro tipo de mecanismo de reinicio automático utiliza un acumulador de aceite (hidráulico) y gas. Las cargas de choque hacen que el aceite comprima el gas. Cuando el gas se expande nuevamente, la pata regresa a su posición de trabajo de arado después de pasar por encima del obstáculo. El mecanismo más simple es un perno de rotura (de corte) que debe reemplazarse. Los pernos de corte que se rompen cuando el cuerpo del arado choca contra una obstrucción son un dispositivo de protección contra sobrecargas más económico. [ cita requerida ]
Los arados de vigas de apoyo están construidos con un punto de articulación en la viga, que suele estar situado a cierta distancia por encima de la parte superior de la base del arado. La base se mantiene en la posición normal de arado mediante un pestillo accionado por resorte. Cuando se encuentra una obstrucción, toda la base se libera y gira hacia atrás y hacia arriba para pasar por encima de la obstrucción. Es necesario dar marcha atrás con el tractor y el arado para restablecer la base. Esta construcción se utiliza para proteger las bases individuales. El diseño de restablecimiento automático se ha introducido recientemente [ ¿cuándo? ] en los arados estadounidenses, pero se ha utilizado ampliamente en arados europeos y australianos. En este caso, la viga está articulada en un punto casi por encima de la punta de la reja. La base se mantiene en la posición normal mediante un conjunto de resortes o un cilindro hidráulico en cada base. [ cita requerida ]
Cuando se encuentra un obstáculo, la parte inferior del arado se mueve hacia atrás y hacia arriba de manera que pasa por encima del obstáculo, sin detener el tractor ni el arado. La parte inferior vuelve automáticamente a la posición normal de arado tan pronto como se pasa el obstáculo, sin ninguna interrupción del movimiento hacia adelante. El diseño de reinicio automático permite una mayor eficiencia en el campo, ya que prácticamente se elimina la necesidad de detenerse por piedras. También reduce los costos de rejas, vigas y otras piezas rotas. La acción de reinicio rápido ayuda a producir un mejor trabajo de arado, ya que no se dejan grandes áreas de tierra sin arar, como sucede cuando se levanta un arado sobre una piedra. [ cita requerida ]
El arado manual con tejas era una forma de cultivo utilizada en las pequeñas granjas de Irlanda, donde los agricultores no podían permitirse más, o en terrenos accidentados que impedían el uso de caballos. [37] Se utilizó hasta la década de 1960 en tierras más pobres. [38] Se adaptaba al clima húmedo irlandés, ya que las zanjas formadas al girar los tepes proporcionaban drenaje. Permitía cultivar patatas en pantanos (pantanos de turba) y en laderas de montaña que de otro modo no se cultivarían. [39] [40]
En el arado básico de vertedera, la profundidad de corte se ajustaba levantando el arado contra el patín en el surco, lo que limitaba el peso del arado a lo que un labrador podía levantar fácilmente. Esto limitaba la construcción a una pequeña cantidad de madera (aunque era posible utilizar bordes de metal). Estos arados eran bastante frágiles e inadecuados para los suelos más pesados del norte de Europa. La introducción de ruedas para reemplazar el patín permitió aumentar el peso del arado y, a su vez, el uso de una vertedera más grande revestida de metal. Estos arados pesados llevaron a una mayor producción de alimentos y, finalmente, a un marcado aumento de la población, que comenzó alrededor del año 1000 d. C. [41]
Antes de la dinastía Han (202 a. C. – 220 d. C.), los arados chinos estaban hechos casi en su totalidad de madera, a excepción de la hoja de hierro de la reja del arado. Se trataba de piezas de hierro en forma de V montadas sobre hojas y mangos de madera. [22] : 18 En el período Han, toda la reja del arado estaba hecha de hierro fundido . Estos son los primeros arados de hierro pesados con vertedera conocidos. [33] [42] Posteriormente se desarrollaron varios avances, como el arado de tres rejas, el apero de arado y siembra y la grada. A finales de la dinastía Song en 1279, los arados chinos habían alcanzado un estado de desarrollo que no se vería en Holanda hasta el siglo XVII. [22] : 18
Los romanos consiguieron un arado de vertedera con ruedas pesadas a finales del siglo III y IV d. C., del que aparecen pruebas arqueológicas, por ejemplo, en la Britania romana . [43] Las vertederas griegas y romanas se solían atar al fondo del eje con trozos de cuerda, lo que las hacía más frágiles que las chinas, y las vertederas de hierro no aparecieron en Europa hasta el siglo X. [22] : 17 La primera aparición indiscutible después del periodo romano se encuentra en un documento del norte de Italia de 643. [20] : 50 Aparecen palabras antiguas relacionadas con el arado pesado y su uso en eslavo , lo que sugiere un posible uso temprano en esa región. [20] : 49ff La adopción general del arado pesado carruca en Europa parece haber acompañado a la adopción del sistema de tres campos a finales del siglo VIII y principios del IX, lo que llevó a una mejora de la productividad agrícola por unidad de tierra en el norte de Europa. [20] : 69–78 Esto estaba acompañado por campos más grandes, conocidos como carucates , tierras de arado y puertas de arado.
El arado básico con reja, reja y vertedera se mantuvo en uso durante un milenio. Los cambios importantes en el diseño se extendieron ampliamente en la Era de la Ilustración , cuando hubo un rápido progreso en el diseño. Joseph Foljambe en Rotherham , Inglaterra, en 1730, utilizó nuevas formas basadas en el arado Rotherham, que cubría la vertedera con hierro. [44] A diferencia del arado pesado, el Rotherham, o arado giratorio Rotherham, consistía completamente en la reja, la vertedera y los mangos. Era mucho más ligero que los diseños anteriores y se volvió común en Inglaterra. Puede haber sido el primer arado ampliamente construido en fábricas y comercialmente exitoso allí. [45]
En 1789, Robert Ransome , un fundidor de hierro de Ipswich , empezó a fundir rejas de arado en una maltería abandonada de St Margaret's Ditches. Un molde roto en su fundición hizo que el metal fundido entrara en contacto con el metal frío, lo que endureció enormemente la superficie del metal. Este proceso, la fundición en frío, dio como resultado lo que Ransome publicitó como arados "autoafilantes". Recibió patentes por su descubrimiento. [46]
James Small avanzó aún más en el diseño. Utilizando métodos matemáticos, finalmente llegó a una forma fundida a partir de una sola pieza de hierro, una mejora del arado escocés de James Anderson de Hermiston . [47] Charles Newbold también desarrolló y patentó un arado de hierro fundido de una sola pieza en los Estados Unidos. Esto fue mejorado nuevamente por Jethro Wood , un herrero de Scipio, Nueva York , quien fabricó un arado escocés de tres partes que permitía reemplazar una pieza rota. En 1833, John Lane inventó un arado de acero. [48] Luego, en 1837, John Deere presentó un arado de acero ; era mucho más fuerte que los diseños de hierro que podía trabajar el suelo en áreas de EE. UU. que anteriormente se consideraban inadecuadas para la agricultura.
Las mejoras en este aspecto siguieron a los avances en metalurgia: rejas y cuchillas de acero con vertederas de hierro más blando para evitar roturas, el arado refrigerado (un ejemplo temprano de acero endurecido superficialmente ) [49] y, finalmente, vertederas con caras lo suficientemente fuertes como para prescindir de la reja. [ cita requerida ]
A principios del siglo XX, el arado de acero tenía muchos usos, formas y nombres. El "arado de dos caballos" tenía una punta y un ala que se usaban para romper la superficie del suelo y remover la tierra. [50] El "arado de pala" se usaba para aplanar las hileras. [50] El "arado de rastrillo" se usaba para cubrir las semillas plantadas. [50] El "arado rastrillo" o "arado rastrillo" se usaba para desmalezar o cultivar el cultivo. [50] La "lengüeta de toro" y las "barredoras" se usaban para arar el centro de las hileras. [50] Todas estas puntas de arado de metal requerían ser reafiladas aproximadamente cada diez días, debido a su uso en terrenos ásperos y rocosos. [50]
Los primeros arados de vertedera sólo podían remover la tierra en una dirección ( tradicionalmente hacia la derecha), como dictaba la forma de la vertedera; por lo tanto, un campo tenía que ser arado en largas franjas, o tierras . El arado generalmente se trabajaba en el sentido de las agujas del reloj alrededor de cada tierra, arando los lados largos y siendo arrastrado por los lados cortos sin arar. La longitud de la franja estaba limitada por la distancia que los bueyes (más tarde caballos) podían trabajar cómodamente sin descanso, y su ancho por la distancia que el arado podía ser arrastrado cómodamente. Estas distancias determinaban el tamaño tradicional de las franjas: un furlong (o "longitud del surco", 220 yardas (200 m)) por una cadena (22 yardas (20 m)) - un área de un acre (aproximadamente 0,4 hectáreas); este es el origen del acre . La acción unilateral movía gradualmente la tierra desde los lados hasta la línea central de la franja. Si la franja estaba en el mismo lugar cada año, el suelo se acumulaba formando una cresta, creando la topografía de crestas y surcos que todavía se ve en algunos campos antiguos. [ cita requerida ]
El arado de reja giratoria permite arar hacia ambos lados. La vertedera es desmontable, gira hacia la derecha para un surco y luego se mueve hacia el otro lado del arado para girar hacia la izquierda (la reja y la reja son fijas). De este modo, se pueden arar surcos adyacentes en direcciones opuestas, lo que permite arar de forma continua a lo largo del campo y evitar así la topografía de caballones y surcos. [ cita requerida ]
El arado reversible (o de volteo) consta de dos arados de vertedera montados uno tras otro, uno girando hacia la derecha y el otro hacia la izquierda. Mientras uno trabaja la tierra, el otro se sostiene boca abajo en el aire. Al final de cada hilera, los arados emparejados se dan vuelta para que el otro pueda utilizarse a lo largo del siguiente surco, trabajando nuevamente el campo en una dirección consistente. [51]
Estos arados se remontan a la época de la máquina de vapor y del caballo. De uso casi universal en las granjas, tienen vertederas para diestros y zurdos, lo que les permite trabajar arriba y abajo del mismo surco. Los arados reversibles pueden ser montados o semimontados y son más pesados y más caros que los modelos para diestros, pero tienen la gran ventaja de dejar una superficie nivelada que facilita la preparación del lecho de siembra y la cosecha. Se necesita muy poco marcado antes de poder comenzar a arar; el funcionamiento en vacío en la cabecera es mínimo en comparación con los arados convencionales. [ cita requerida ]
Conducir un tractor con las ruedas laterales en el fondo del surco proporciona la línea de tiro más eficiente entre el tractor y el arado. También es más fácil dirigir el tractor; conducir con la rueda delantera contra la pared del surco mantendrá el surco delantero con el ancho correcto. Esto es menos satisfactorio cuando se utiliza un tractor con neumáticos delanteros anchos. Aunque estos hacen un mejor uso de la potencia del tractor, los neumáticos pueden compactar parte de la última sección del surco girada en la pasada anterior. El problema se soluciona utilizando un ensanchador de surco o una vertedera más larga en la carrocería trasera. Este último mueve el suelo más hacia la tierra arada, dejando más espacio para las ruedas del tractor en la siguiente pasada. [ cita requerida ]
Conducir con las cuatro ruedas en terrenos no arados es otra solución al problema de los neumáticos anchos. Los arados semisuspendidos se pueden enganchar de manera que el tractor pueda circular por terrenos no arados y tirar del arado en la alineación correcta sin ningún movimiento lateral (movimiento de cangrejo). [ cita requerida ]
Los primeros arados de acero eran arados móviles, dirigidos por un labrador que sostenía mangos a ambos lados del arado. Los arados de acero eran mucho más fáciles de arrastrar por el suelo, por lo que ya no era necesario ajustar constantemente la cuchilla para lidiar con las raíces o los terrones, ya que el arado podía cortarlos fácilmente. No mucho después aparecieron los primeros arados montados, cuyas ruedas mantenían el arado a un nivel ajustable sobre el suelo, mientras el labrador se sentaba en un asiento en lugar de caminar. La dirección ahora se controlaba principalmente a través del equipo de tiro, con palancas que permitían ajustes finos. Esto condujo rápidamente a arados montados con múltiples vertederas, lo que aumentó drásticamente el rendimiento del arado. [ cita requerida ]
Un solo caballo de tiro puede tirar normalmente de un arado de un solo surco en suelos limpios y ligeros, pero en suelos más pesados se necesitan dos caballos, uno que camine sobre la tierra y otro dentro del surco. Los arados con dos o más surcos requieren más de dos caballos, y normalmente uno o más tienen que caminar sobre el césped arado, lo que les resulta difícil y significa que pisotean la tierra recién arada. Es habitual que estos caballos descansen cada media hora durante unos diez minutos. [52]
John Deere , un herrero de Illinois , observó que arar muchos suelos pegajosos y no arenosos podría resultar beneficioso si se modificaba el diseño de la vertedera y los metales utilizados. Una aguja pulida penetraría en el cuero y la tela con mayor facilidad y una horca pulida también requeriría menos esfuerzo. En busca de una superficie pulida y más lisa para un arado, experimentó con partes de hojas de sierra y, en 1837, estaba fabricando arados de acero fundido pulido. [53]
La invención de la máquina de vapor móvil permitió que la energía del vapor se aplicara al arado a partir de 1850 aproximadamente. En Europa, las condiciones del suelo a menudo eran demasiado blandas para soportar el peso de una máquina de tracción . En su lugar, los arados con ruedas y contrapeso, conocidos como arados de equilibrio , eran arrastrados por cables a través de los campos por pares de máquinas de arado en bordes opuestos del campo, o por una sola máquina que tiraba directamente hacia él en un extremo y se alejaba de él mediante una polea en el otro. El arado de equilibrio tenía dos juegos de arados enfrentados dispuestos de manera que cuando uno estaba en el suelo, el otro se elevaba en el aire. Cuando se tiraba en una dirección, los arados traseros se bajaban al suelo por la tensión del cable. Cuando el arado llegaba al borde del campo, la otra máquina tiraba del cable opuesto y el arado se inclinaba (equilibraba), colocando el otro juego de rejas en el suelo, y el arado trabajaba de regreso a través del campo. [ cita requerida ]
Un juego de arados era para diestros y el otro para zurdos, lo que permitía un arado continuo a lo largo del campo, como en el caso de los arados de giro y reversibles. El hombre a quien se atribuye la invención del motor de arado y del arado de equilibrio asociado a mediados del siglo XIX fue John Fowler , un ingeniero agrónomo e inventor inglés. [54] Sin embargo, los hermanos Fisken demostraron (y luego patentaron) un arado de equilibrio unos 4 años antes que Fowler. [55] Un productor notable de arados a vapor fue J. Kemna de Prusia Oriental, que se convirtió en la "empresa líder de arados a vapor en el continente europeo y penetró en el monopolio de las empresas inglesas en el mercado mundial" [56] a principios del siglo XX. [ cita requerida ]
El arado de salto de tocón fue inventado en 1876 por el australiano Richard Bowyer Smith junto con su hermano Clarence Herbert Smith . Está diseñado para romper tierras de cultivo nuevas que contienen tocones de árboles y rocas que son costosas de quitar. [57] Utiliza un peso móvil para mantener la reja del arado en posición. Cuando se encuentra un tocón de árbol o una roca, la reja del arado se lanza hacia arriba para alejarla del obstáculo, para evitar romper su arnés o enlace. [58] El arado puede continuar cuando el peso se devuelve a la tierra. [59]
Un sistema más simple y posterior utiliza un disco cóncavo (o un par de ellos) colocados en un ángulo amplio con respecto a la dirección de avance, utilizando una forma cóncava para mantener el disco dentro del suelo, a menos que algo duro golpee la circunferencia del disco, haciendo que ruede hacia arriba y pase por encima de la obstrucción. A medida que se arrastra hacia adelante, el borde afilado del disco corta el suelo y la superficie cóncava del disco giratorio levanta y arroja el suelo hacia un lado. No funciona tan bien como un arado de vertedera (pero esto no se considera un inconveniente, porque ayuda a combatir la erosión eólica), pero sí levanta y rompe el suelo ( ver grada de discos ). [ cita requerida ]
Los arados modernos suelen ser reversibles en varias posiciones y están montados en un tractor con un enganche de tres puntos . [60] Estos suelen tener de dos a siete vertederas, y los arados semisuspendidos (cuya elevación es asistida por una rueda aproximadamente a la mitad de su longitud) pueden tener hasta 18. El sistema hidráulico del tractor se utiliza para levantar y dar marcha atrás al implemento y para ajustar el ancho y la profundidad del surco. El arado todavía tiene que ajustar el varillaje de tiro desde el tractor, de modo que el arado mantenga el ángulo adecuado en el suelo. Este ángulo y profundidad se pueden controlar automáticamente en los tractores modernos. Como complemento al arado trasero, se puede montar un arado de dos o tres vertederas en la parte delantera del tractor si está equipado con un enganche de tres puntos delantero. [ cita requerida ]
El arado de cincel es una herramienta común para la labranza profunda (tierra preparada) con una alteración limitada del suelo. Su función principal es aflojar y airear los suelos, dejando los residuos de los cultivos en la superficie. Este arado se puede utilizar para reducir los efectos de la compactación del suelo y ayudar a romper la capa dura y la capa de arado . A diferencia de muchos otros arados, el cincel no invierte ni remueve el suelo. Esta característica lo ha convertido en un complemento útil para las prácticas agrícolas de labranza cero y de labranza reducida que intentan maximizar los beneficios de prevención de la erosión al mantener la materia orgánica y los residuos agrícolas presentes en la superficie del suelo durante todo el año. Por lo tanto, algunos [¿ quiénes? ] consideran que el arado de cincel es más sostenible que otros tipos de arado, como el arado de vertedera.
Los arados de cincel son cada vez más populares como herramienta principal de labranza en las zonas agrícolas de cultivos en hileras. Básicamente, el arado de cincel es un cultivador de campo de alta resistencia diseñado para funcionar a profundidades de entre 15 cm (5,9 pulgadas) y 46 cm (18 pulgadas). Sin embargo, algunos modelos pueden funcionar a mucha más profundidad. [ aclaración necesaria ] Cada arado o vástago individual suele estar dispuesto a una distancia de entre 230 mm (9 pulgadas) y 360 mm (14 pulgadas). Un arado de este tipo puede soportar un importante arrastre del suelo: se requiere un tractor con suficiente potencia y tracción. Al arar con un arado de cincel, se requieren de 10 a 20 caballos de fuerza (7,5 a 14,9 kW) por vástago, según la profundidad. [ cita requerida ]
Los arados de cincel de arrastre se fabrican con anchos de trabajo que van desde unos 2,5 metros (8 pies 2 pulgadas) hasta 13,7 metros (45 pies). Se montan en el tractor y la profundidad de trabajo se controla hidráulicamente. Los que tienen más de 4 metros (13 pies) de ancho pueden estar equipados con alas plegables para reducir el ancho de transporte. Las máquinas más anchas pueden tener las alas sostenidas por ruedas individuales y articulaciones articuladas para permitir la flexión de la máquina sobre terreno irregular. Los modelos más anchos suelen tener una rueda a cada lado para controlar la profundidad de trabajo. Las unidades montadas en enganches de tres puntos se fabrican con anchos que van desde unos 1,5 a 9 metros (4 pies 11 pulgadas a 29 pies 6 pulgadas).
Los cultivadores suelen tener una forma similar a la de los arados de cincel, pero sus objetivos son diferentes. Los dientes del cultivador trabajan cerca de la superficie, generalmente para controlar las malas hierbas, mientras que los vástagos del arado de cincel trabajan en profundidad, por lo que el cultivo requiere mucha menos potencia por vástago que el arado de cincel.
El arado rural es un arado inclinado. [61] Es el arado más común en la India, [62] se recomienda para cultivos como el maní después del uso de un tractor. [63]
Un arado de aporque se utiliza para cultivos como patatas o cebolletas que crecen enterrados en caballones de tierra, utilizando una técnica llamada aporque o aporqueo . Un arado de aporque tiene dos vertederas adosadas que cortan un surco profundo en cada pasada con caballones altos a cada lado. El mismo arado puede utilizarse para dividir los caballones y cosechar el cultivo.
Esta variedad de arado de caballones se caracteriza por tener una cuchilla que apunta hacia el operador. Se utiliza únicamente con esfuerzo humano, en lugar de con la ayuda de animales o máquinas, y el operador lo tira hacia atrás, lo que requiere un gran esfuerzo físico. Se utiliza especialmente para la segunda roturación del terreno y para la plantación de patatas. Se encuentra en Shetland, en algunas granjas occidentales y, más raramente, en Escocia central, normalmente en explotaciones demasiado pequeñas o pobres para justificar el uso de animales.
Este dispositivo, que funcionaba como una sierra pero se tiraba como un arado, fue creado en el siglo XIX y se utilizó principalmente en Escandinavia, como parte de la industria de exportación de hielo, creando bloques de hielo para enviar a Gran Bretaña. [64]
El arado topo permite instalar un drenaje subterráneo sin zanjas o rompe las capas profundas de suelo impermeable que lo impiden. Es un arado profundo con una punta en forma de torpedo o cuña y una hoja estrecha que lo conecta al cuerpo. Cuando se arrastra sobre el suelo, deja un canal profundo debajo de él que actúa como drenaje. Los arados topo modernos también pueden enterrar un tubo de drenaje de plástico flexible perforado a medida que avanzan, lo que crea un drenaje más permanente, o pueden usarse para colocar tuberías para el suministro de agua u otros fines. Máquinas similares, los llamados arados para colocar tuberías y cables , incluso se utilizan bajo el mar para colocar cables o para preparar la tierra para un sonar de barrido lateral en un proceso utilizado en la exploración petrolera .
Compactar con la mano una muestra del tamaño de una pelota de tenis a partir de la profundidad de la excavación y luego pasar un lápiz por ella es una forma sencilla de comprobar si el subsuelo está en las condiciones adecuadas para el arado con topo. Si el agujero permanece intacto sin partir la pelota, el suelo está en condiciones ideales para el arado con topo.
Los suelos pesados requieren drenaje para reducir su contenido de agua a un nivel eficiente para el crecimiento de las plantas. Los suelos pesados suelen tener un sistema de drenajes permanentes, que utilizan tuberías de plástico o arcilla perforadas que desembocan en una zanja. Los pequeños túneles (drenajes de topo) que forman los arados de topo se encuentran a una profundidad de hasta 950 mm (37 pulgadas) en un ángulo con respecto a los drenajes de las tuberías. El agua de los drenajes de topo se filtra en las tuberías y corre por ellas hasta una zanja.
Los arados para topos suelen ir remolcados por un tractor de orugas, pero también se fabrican modelos más ligeros para su uso en el enganche de tres puntos de potentes tractores con tracción en las cuatro ruedas. Un arado para topos tiene un bastidor resistente que se desliza por el suelo cuando la máquina está en funcionamiento. Una pata pesada, similar a la pata de un subsolador, está unida al bastidor y una sección circular con un expansor de mayor diámetro en un enlace flexible está atornillada a la pata. La reja en forma de bala forma un túnel en el suelo de unos 75 mm (3,0 pulgadas) de diámetro y el expansor presiona el suelo hacia afuera para formar un canal de drenaje duradero.
El arado para afloja capas de suelo compactadas de 3 a 4 dm (12 a 16 pulgadas) de profundidad mientras mantiene altos niveles de residuos en la superficie. [65] Es un implemento de labranza primario para arado profundo sin inversión.
El arado de pala está diseñado para cortar el suelo y voltearlo de lado, minimizando el daño a las lombrices, los microorganismos del suelo y los hongos. Esto aumenta la sostenibilidad y la fertilidad a largo plazo del suelo.
El arado de cambio de dirección, que utiliza una barra con rejas cuadradas montadas perpendicularmente y un punto de pivote para cambiar el ángulo de la barra, permite arar en cualquier dirección. Funciona mejor en suelos previamente trabajados, ya que las rejas del arado están diseñadas más para voltear la tierra que para la labranza profunda. En la cabecera, el operador hace girar la barra (y, por lo tanto, las rejas del arado) para voltear la tierra hacia el lado opuesto de la dirección de desplazamiento. Los arados de cambio de dirección suelen ser más ligeros que los arados de volteo y requieren menos caballos de fuerza para funcionar.
El arado con vertedera en climas fríos y templados, hasta 20 cm (7,9 pulgadas), airea el suelo al aflojarlo. Incorpora residuos de cultivos, estiércol sólido, piedra caliza y fertilizantes comerciales junto con el oxígeno, reduciendo las pérdidas de nitrógeno por desnitrificación, acelerando la mineralización y aumentando la disponibilidad de nitrógeno a corto plazo para convertir la materia orgánica en humus. Borra las huellas de las ruedas y los surcos de los equipos de cosecha. Controla muchas malezas perennes y retrasa el crecimiento de otras hasta la primavera. Acelera el calentamiento del suelo en primavera y la evaporación del agua debido a la menor cantidad de residuos en la superficie del suelo. Facilita la siembra con una semilla más liviana, controla muchos enemigos de los cultivos ( babosas , moscas grulla , gusanos de las semillas del maíz y del frijol , barrenadores) y aumenta el número de lombrices de tierra "devoradoras de suelo" (endógicas), pero disuade a las lombrices de tierra que viven en posición vertical (anécicas). [ cita requerida ]
El arado deja pocos residuos de cultivo en la superficie, lo que de otro modo podría reducir la erosión eólica e hídrica. El arado excesivo puede conducir a la formación de una capa dura . Por lo general, los agricultores rompen esto con un subsolador , que actúa como un cuchillo largo y afilado que corta a través de la capa endurecida de suelo muy por debajo de la superficie. La erosión del suelo debido a la utilización inadecuada de la tierra y del arado es posible. El arado en contorno mitiga la erosión del suelo al arar a lo largo de una pendiente, a lo largo de las líneas de elevación. Las alternativas al arado, como el método de labranza cero , tienen el potencial de crear niveles de suelo y humus. Estos pueden ser adecuados para parcelas más pequeñas, cultivadas intensivamente y para cultivar en suelos pobres, poco profundos o degradados que el arado degradaría aún más. [ cita requerida ]
El litigio de patentes [TR FOW/CO5/116-137] se ocupa principalmente de un caso de la Cancillería de 1863 entre John Fowler y sus cesionarios de patentes en fideicomiso contra James y Frederick Howard de Bedford por supuesta infracción de sus patentes por la fabricación de arados de equilibrio.
