Desmotadora de algodón

Una desmotadora de algodón o almarrá 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. Luego, las fibras se procesan en varios productos de algodón, como percal, mientras que el algodón intacto se usa principalmente para textiles como la ropa. 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 el año 500 d. C. y luego en otras regiones. La desmotadora india de engranajes helicoidales, inventada en algún momento alrededor del siglo XVI, 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 de Whitney usaba una combinación de una pantalla 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 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, por lo que los propietarios de las plantaciones ampliaron sus plantaciones y utilizaron más esclavos para recoger el algodón. Whitney nunca inventó una máquina para cosechar algodón, todavía tenía que ser recogido a mano. Por lo tanto, la invención ha sido identificada como un factor que contribuyó inadvertidamente al estallido de la Guerra Civil Estadounidense. Las desmotadoras de algodón automatizadas modernas utilizan múltiples cilindros de limpieza y sierras, y ofrecen una productividad mucho mayor que sus precursores manuales.

Objetivo

Las fibras de algodón se producen en las vainas de las semillas ("cáscaras") 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 mano de obra para la separación. Se habían inventado muchos dispositivos simples para quitar semillas, pero hasta la innovación de la desmotadora de algodón, la mayoría requería una atención significativa del operador y funcionaba solo a pequeña escala.

Mecanismo

El puesto de desmotado utiliza los dientes de las 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 costillas. Luego, la semilla limpia se retira de la desmotadora a través de un sistema transportador de barrena. 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 nuevamente usan sierras y barras de rejilla, esta vez para separar las semillas inmaduras y cualquier materia extraña restante de las fibras. La prensa de balas luego comprime el algodón en balas para su almacenamiento y envío. Las desmotadoras modernas pueden procesar hasta 15 toneladas (33 000 lb) de algodón por hora.

Historia

Una desmotadora de algodón de un solo rodillo entró en uso en la India en el siglo V. Una mejora inventada en la India fue la desmotadora de dos rodillos, conocida como "churka", "charki" o "rodillo trabajado con gusanos de madera".

Primeras desmotadoras de algodón

Las primeras versiones de la desmotadora de algodón consistían en un solo rodillo de hierro o madera y una pieza plana de piedra o madera. La evidencia más temprana 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. 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 de harina, 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.

India medieval

Entre los siglos XII y XIV, aparecieron las desmotadoras de doble rodillo en India y China. La versión india de la desmotadora de dos rodillos prevalecía en todo el comercio mediterráneo del algodón en el siglo XVI. Este dispositivo mecánico fue, en algunas áreas, impulsado por energía hidráulica.

La desmotadora de engranajes helicoidales, que se inventó en el subcontinente indio a principios de la era del Sultanato de Delhi de los siglos XIII y XIV, entró en uso en el Imperio mogol alrededor del siglo XVI y todavía se usa en el subcontinente indio hasta el siglo XVI. En la actualidad. Otra innovación, la incorporación de la manivela en la desmotadora de algodón, apareció por primera vez a finales del Sultanato de Delhi o principios del Imperio mogol. La incorporación del engranaje helicoidal y la manivela en la desmotadora de algodón con rodillos condujo a una gran expansión de la producción textil de algodón indio durante la era mogol.

Se informó que, con una desmotadora de algodón india, que es mitad máquina y mitad herramienta, un hombre y una mujer podrían 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 usaran bueyes para hacer funcionar 16 de estas máquinas, y se usara el trabajo de unas pocas personas para alimentarlas, podrían producir tanto trabajo como antes lo hacían 750 personas.

Estados Unidos

La desmotadora de algodón con rodillos de la India, conocida como churka o charkha, se introdujo en los Estados Unidos a mediados del siglo XVIII, cuando se adoptó 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 hizo varias modificaciones a la desmotadora de rodillos india en 1772 y Joseph Eve en 1788, pero sus usos permanecieron limitados a la variedad de fibra larga, hasta el desarrollo de Eli Whitney de una desmotadora de algodón de fibra corta en 1793.

La patente de Eli Whitney

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 de patente 72X. 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 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.

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 bolas 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. Los dientes en forma de peine de las rejillas estaban estrechamente espaciados, lo que impedía el paso de las semillas, los fragmentos del cáliz seco y duro de la flor de algodón original o los palitos y otros desechos adheridos a las fibras. Luego, una serie de cepillos en un segundo cilindro giratorio cepillaron las fibras ahora limpias para soltarlas de los cables, evitando que el mecanismo se atascara.

Muchos inventores contemporáneos intentaron desarrollar un diseño que procesaría 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. Sin embargo, la evidencia indica que Whitney inventó la ginebra de sierra, por la que es famoso. Aunque pasó muchos años en los tribunales tratando de hacer cumplir su patente contra los plantadores que hicieron copias no autorizadas, un cambio en la ley de patentes finalmente hizo que su reclamo fuera legalmente exigible: demasiado tarde para ganar mucho dinero con el dispositivo en el único año restante antes de la patente. Caducado.

Ginebra McCarthy

Si bien la ginebra de 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 de cilindro liso", una desmotadora de rodillos. La ginebra de McCarthy se comercializó para su uso con algodón de fibra corta y de fibra extra larga, pero fue particularmente útil para procesar algodón de fibra larga. Después de que la patente de McCarthy expirara en 1861, las ginebras tipo McCarthy se fabricaron en Gran Bretaña y se vendieron en todo el mundo. La ginebra de McCarthy fue adoptada para limpiar la variedad Sea Island de algodón básico extralargo cultivado en Florida, Georgia y Carolina del Sur. Limpiaba el algodón varias veces más rápido que las desmotadoras más antiguas y, cuando la impulsaba un caballo, producía de 150 a 200 libras de pelusa al día.La ginebra McCarthy usó un cuchillo recíproco para separar la semilla 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 usaban una cuchilla giratoria reemplazaron a las que usaban una cuchilla recíproca. Estos descendientes de la ginebra McCarthy son las únicas ginebras que ahora se usan para algodón de fibra extra larga en los Estados Unidos.

Sistema de ginebra Munger

Durante una década y media después del final de la Guerra Civil en 1865, una serie de características innovadoras se utilizaron ampliamente para desmotar en los Estados Unidos. Incluyeron energía de vapor en lugar de fuerza animal, un alimentador automático para asegurar que el puesto de desmotado funcionara sin problemas, un condensador para hacer que el algodón limpio que sale de la desmotadora sea más fácil de manejar y prensas de interior para que ya no sea necesario transportar el algodón. el patio de desmotado para ser embalado. Luego, en 1879, mientras dirigía la desmotadora de su padre en Rutersville, Texas, Robert S. Munger inventó técnicas de desmotado de sistemas adicionales. Robert y su esposa, Mary Collett, luego se mudaron a Mexia, Texas, construyeron un sistema de desmotado y obtuvieron patentes relacionadas.

El equipo de desmotado del sistema Munger (o sistema de desmotado) integró toda la maquinaria de operación de desmotado, asegurando así que el algodón fluiría a través de las máquinas sin problemas. Este sistema de desmotado utiliza aire para mover el algodón de una máquina a otra. 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 desmotadora era el ahorro de costos que acompañaba al mismo tiempo que producían algodón más rápidamente y de mayor calidad.

Para la década de 1960, se habían logrado muchos otros avances en la maquinaria de desmotado, pero la forma en que el algodón fluía a través de la maquinaria de desmotado seguía siendo el sistema Munger.

El historiador económico William H. Phillips se refirió al desarrollo del sistema de desmotado como "La revolución Munger" en el desmotado de algodón. El escribio,

"Las innovaciones de Munger fueron la culminación de lo que el geógrafo Charles S. Aiken denominó 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 de la desmotadora de algodón, a medida 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 completas de desmotado".

Uno de los pocos (y quizás el único) ejemplo de una ginebra Munger que queda está en exhibición en Frogmore Plantation en Louisiana.

Efectos en los Estados Unidos

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. Con la ginebra 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 de envío, obteniendo un beneficio económico sustancial del cultivo de algodón en todo el Sur. Además, la gran expansión de la oferta de algodón creó una fuerte demanda de maquinaria textil y mejoró los diseños de máquinas que reemplazaron las piezas de madera con metal. Esto condujo a la invención de muchas máquinas herramienta a principios del siglo XIX.

La invención de la desmotadora de algodón provocó un crecimiento masivo en la producción de algodón en los Estados Unidos, concentrada principalmente en el Sur. La producción de algodón se expandió de 750.000 pacas en 1830 a 2,85 millones de pacas 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. Mientras que a un solo esclavo le tomaba alrededor de diez horas separar una sola 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. El número de esclavos aumentó en consonancia con el aumento de la producción de algodón, pasando de alrededor de 700.000 en 1790 a alrededor de 3,2 millones en 1850.La invención de la desmotadora de algodón condujo a una mayor demanda de esclavos en el sur de Estados Unidos, revirtiendo el declive económico que había ocurrido en la región a fines del siglo XVIII. La desmotadora de algodón "transformó el algodón como cultivo y el sur de Estados Unidos en la primera potencia agrícola del mundo".

Debido a su efecto involuntario sobre la esclavitud estadounidense y a su garantía de que la economía del Sur se desarrollara en la dirección de la agricultura basada en plantaciones (mientras 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.

Desmotadoras de algodón modernas

En la producción moderna de algodón, el algodón llega a las desmotadoras industriales de algodón en remolques, en "módulos" rectangulares comprimidos que pesan hasta 10 toneladas métricas cada uno o en módulos redondos envueltos en polietileno similares a una paca de heno producida durante el proceso de recolección por la generación más reciente. de recolectores de algodón. El algodón de remolque (es decir, algodón no comprimido en módulos) que llega a la desmotadora se succiona a través de un tubo de aproximadamente 41 cm (16 pulgadas) de diámetro, que se balancea sobre el algodón. Esta tubería generalmente se opera manualmente, pero se automatiza cada vez más en las modernas plantas de algodón. 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 rompe los módulos utilizando rodillos de púas y extrae las piezas más grandes de material extraño del algodón. El algodón suelto del alimentador del módulo se succiona luego en 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. El material extraño más fino, como tierra y hojas, pasa a través de varillas o mallas para su eliminación. La máquina de varillas utiliza la fuerza centrífuga para eliminar materias extrañas más grandes, como varillas y rebabas, mientras que los cilindros de sierra que giran rápidamente sujetan el algodón.

El puesto de desmotado utiliza los dientes de las 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 costillas. Luego, la semilla limpia se retira de la desmotadora a través de un sistema transportador de barrena. 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 nuevamente usan sierras y barras de rejilla, esta vez para separar las semillas inmaduras y cualquier materia extraña restante de las fibras. La prensa de balas luego comprime el algodón en balas para su almacenamiento y envío. Las desmotadoras modernas pueden procesar hasta 15 toneladas (33 000 lb) de algodón por hora.

Las desmotadoras de algodón modernas crean una cantidad sustancial de residuos de desmotadora de algodón (CGR) que consisten en palos, hojas, suciedad, 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 del procesamiento, es difícil crear un proceso de etanol uniforme, pero existe la posibilidad de maximizar aún más la utilización de los desechos en la producción de algodón.