Arado eléctrico

Un  arado eléctrico es un mecanismo accionado eléctricamente que produce el arado de la tierra. Funciona con la ayuda de un cabrestante estacionario y un cable que tira del arado, o con la ayuda de un motor eléctrico instalado en el arado, que recibe energía de una fuente externa a través de un cable. Los arados eléctricos ganaron cierta popularidad en las décadas de 1880 y 1930, pero no podían competir con los tractores.

Historia

El arado de vapor es el precursor del arado eléctrico

En 1856, el ingeniero y empresario británico John Fowler inventó y patentó el arado de vapor. Una de las opciones de uso era la siguiente: una o dos máquinas de vapor con un cabrestante que ponía en movimiento el arado con un cable; el otro lado del cable estaba conectado a otra máquina de vapor o bloque ubicado en el extremo opuesto del campo. . Más tarde, Fowler creó una empresa con su propio nombre para la producción de máquinas de vapor e implementos agrícolas. El sistema estaba bastante difundido tanto en el Viejo como en el Nuevo Mundo, pero tenía una serie de desventajas: dificultad en la operación, alto peso y también el precio, que en 1870 oscilaba entre las 450 libras por un sistema con una máquina de vapor de 8 hp. Con. hasta 2330 libras para un sistema de dos máquinas de vapor con una capacidad de 30 litros. Con. [1] [2] (es decir, aproximadamente £ 55,000 a £ 285,000 en 2020 [3] ). En 1907, había alrededor de 1000 arados de vapor en Alemania, pero solo trabajaban alrededor del 1% de la tierra cultivable. Sin embargo, los arados de vapor individuales operaron en Alemania hasta la década de 1960 [4] .

Primeros inventores

A medida que se desarrolló la electricidad, la idea de usarla en la agricultura se convirtió en algo natural, incluso para modificar el arado de vapor Fowler. En 1879, el inventor francés Ernest Bazin patentó un arado eléctrico en París [Comm 1] [5] . En el mismo año, dos de sus compatriotas, algunos Chrétien ( fr.  Chrétien ) y Felix ( Félix ), empleados de la fábrica de azúcar en Sermez , construyeron un arado eléctrico en funcionamiento (ya sea creado de acuerdo con la patente de Bazin o se desconoce su propio desarrollo). Conectaron la dínamo a la máquina de vapor de la planta y accionaron dos cabrestantes que se encontraban en los bordes de un campo cercano, lo que puso en movimiento el arado. La distancia de la dinamo al cabrestante era de 800 m, la velocidad del arado eléctrico era de 16 m/min y la capacidad de arado era de 18 m2 / min [6] [7] .

Arado eléctrico en Alemania

En 1880, el ingeniero alemán Werner von Siemens , junto con su suegro y primo Carl von Siemens , desarrollaron y patentaron [Comm 2] un arado eléctrico, cuyo modelo se encuentra en el museo de Hohenheim [7] .

En 1895, Franz Bensing ( alemán:  Fanz Bensing ) de Breslau inició la primera producción de arados eléctricos. También calculó que su uso en la agricultura sería más rentable que el uso de arados de vapor: el costo de procesar una hectárea costaría, según los cálculos de Bensing, 19 Reichsmarks contra 34 Reichsmarks para procesar con un arado de vapor. Los ahorros fueron implícitos debido a la ausencia de costos para el transporte de agua y carbón [7] . Según otras estimaciones, realizadas en 1898, el costo de procesar una morgue con un arado eléctrico costó 4,7 - 5,5 Reichsmarks, con un arado de vapor - 6 - 10 marcos, y con la ayuda de bueyes - 13 marcos [4] .

De 1899 a 1901, la Sociedad Agrícola Alemana realizó pruebas exhaustivas de arados eléctricos en granjas estatales prusianas en Dahlwitz , Marschwitz y Sillium . Por lo tanto, en 1900, se convirtieron en una alternativa bastante notable al arado de vapor. En Alemania a principios del siglo XX, el costo de un arado eléctrico de 80 hp con., con dos cabrestantes, un transformador en un carro y 800 m de cable costaba unos 70.000 Reichsmarks , que era comparable al costo de un arado de vapor (de 30.000 a 100.000 Reichsmarks ). Varias empresas alemanas, incluidas Siemens y AEG en el siglo XX . Los productores presentaban sus productos como tecnológicamente más avanzados y que requerían menos mano de obra, lo que fue importante en Alemania a principios del siglo XX, donde aumentó la salida de la población rural a las ciudades y para detener la afluencia de trabajadores extranjeros (principalmente polacos ) a tierras alemanas. Sin embargo, en todo el tiempo se han vendido menos de 1000 unidades de arados eléctricos de todos los fabricantes [4] [7] .

El desarrollo del uso de arados eléctricos en Alemania se vio obstaculizado no tanto por el alto precio como por la falta de un suministro centralizado de electricidad en muchas áreas rurales, lo que obligó a cada agricultor a instalar su propia central eléctrica a partir de una máquina de vapor. Sin embargo, esto dio un impulso adicional a las empresas eléctricas, que voluntariamente asumieron la producción de electricidad no solo para los consumidores urbanos, incluidas plantas y fábricas, sino también para los rurales. En 1908, el ingeniero de AEG Kurt Krohe ( Kurt Krohe en alemán  ) llamó la atención sobre el hecho de que con una mayor electrificación de las zonas rurales, el uso de máquinas eléctricas (incluidos los arados) resultó ser beneficioso para los productores de electricidad, ya que las máquinas se usaban principalmente durante horas de luz diurna e iluminación: en la oscuridad, es decir, disminuyó la diferencia en las fluctuaciones diarias en el uso de electricidad. En 1910, el jefe de la Compañía de Energía de Renania-Westfalia, Bernhard Goldenberg , para estimular el uso de la electricidad en la agricultura, introdujo una serie de tarifas que hicieron que la electricidad fuera más asequible para la producción agrícola. Sin embargo, en 1913 solo ⅓ de las áreas rurales de Alemania estaban electrificadas [4] [7] .

En 1910, el ingeniero Harald Wallem ( alemán:  Harald Wallem ) de Siemens-Schuckert predijo que el desarrollo de la electrificación de la agricultura provocaría cambios no solo técnicos, sino también sociales en el campo alemán, en particular la cooperación de los productores agrícolas, ya que la el uso de equipos costosos solo tenía sentido en las grandes empresas agrícolas. Sin embargo, el tamaño de las granjas era muy heterogéneo: si había muchas granjas grandes al este del Elba , al oeste el tamaño de la granja rara vez excedía las 2 hectáreas. La introducción de nueva tecnología, que en ese momento incluía arados eléctricos, requería no solo una transformación tecnológica, sino también social y mental de la sociedad. Las grandes explotaciones han introducido el uso de motores eléctricos para accionar maquinaria agrícola, pero pocos de estos motores eléctricos se han utilizado para accionar arados eléctricos. Como resultado, en la década de 1920 en Alemania había alrededor de 2000 arados de vapor y solo 200 arados eléctricos, luego ambos fueron reemplazados por tractores [4] [7] .

Arado eléctrico en la URSS

Después de la Revolución de Octubre de 1917 en Rusia , surgió en el país el desarrollo del uso de un arado eléctrico. Entonces, en el verano de 1919, los trabajadores de la central eléctrica de la ciudad de Petrogrado ensamblaron un arado eléctrico casero con cabrestantes y un arado de equilibrio y organizaron el arado eléctrico en una parcela de tierra cerca de la ciudad. Posteriormente, se mejoró la tecnología y en el verano de 1920 se llevaron a cabo nuevas pruebas del arado eléctrico en el sitio de Polyustrovskiy cerca de Petrogrado. Más tarde en el mismo año, por iniciativa de Vladimir Lenin , se creó la comisión Electroplow bajo la dirección del ingeniero Boris Ugrimov [8] [9] . En 1920 se adoptó el plan GOELRO , que incluía disposiciones para la necesidad de utilizar arados eléctricos en la agricultura. Los autores del plan declararon con confianza: “... podemos prever la próxima victoria de los arados eléctricos sobre sus competidores: varios tractores. Donde existe un accionamiento eléctrico en el campo del trabajo agrícola, el arado eléctrico ya y en la actualidad supera contundentemente al tractor [10] . A principios de 1921, la comisión Electroplow aceptó el proyecto desarrollado por el ingeniero Vladimir Kochukov y el agrónomo Vasily Batyushkov , y lo transfirió para su producción a varias fábricas estatales: se fabricaron cabrestantes en la planta de construcción naval del Báltico en Petrogrado, arados - en Bryansk Planta de Construcción de Locomotoras , equipo eléctrico - en la planta " Energía Eléctrica ". El 22 de octubre de 1921, se probó el primer arado eléctrico soviético en la granja Butyrsky cerca de Moscú, a la que asistieron personalmente los líderes del estado soviético: Vladimir Lenin y Mikhail Kalinin . Lenin no estaba satisfecho con los resultados de la prueba, pero, sin embargo, se le ordenó premiar a los desarrolladores y fabricantes de arados eléctricos. Para realizar más pruebas, se fabricaron 20 juegos del mecanismo, que se enviaron a Srednaya Rogatka cerca de Petrogrado, a la cooperativa de papas Shungen cerca de Kostroma , a campos de algodón en Asia Central , a plantaciones de té en Transcaucasia y a algunos otros lugares [8] [ 9] . Los arados eléctricos demostraron ser ineficaces, y su producción y desarrollo se redujeron en gran medida en la URSS en 1925, aunque hasta 1937 continuaron siendo producidos en la planta en la planta de Oriol de la planta agrícola que lleva el nombre del camarada Medvedev [11] [12] [13] . También en la URSS se utilizaban en cierta cantidad arados eléctricos importados , como por ejemplo los fabricados por la empresa alemana Siemens-Schuckert , equipados con un arado de equilibrio reversible de ocho surcos Kemna se utilizaba para el arado eléctrico en la Granja colectiva Staro-Shcherbinsky en 1930 [14] .

Después de la Gran Guerra Patria , se decidió utilizar una tecnología diferente, y sobre la base de la oruga SKHTZ-NATI , se creó el tractor eléctrico KhTZ-12 , cuya producción se inició en 1952.

Arado eléctrico en otros países

A más tardar en 1921, el granjero británico Richard Borlase Matthews instaló un arado eléctrico en su granja  Greater Felcourt cerca de Lingfield en Surrey , y la granja de Borlaze fue una de las dos únicas en el Reino Unido donde se utilizó esta tecnología. El sistema incluía dos cabrestantes con una capacidad de 12 litros cada uno. con., que alternativamente ponen en movimiento el arado. La electricidad para los cabrestantes fue generada por una máquina de vapor. Después de varios años de experimentación, en 1925 el agricultor llegó a la conclusión de que para utilizar eficazmente un arado eléctrico era necesario que un solo trabajador pudiera manejarlo, y que un tractor eléctrico o de vapor serían mecanismos más racionales. En 1928, Matthews publicó un artículo en el que, entre otras cosas, compartía su experiencia con el arado eléctrico [15] [16] .

Uso posterior del arado eléctrico

En la posguerra se intentó utilizar arados eléctricos en diferentes países: en la segunda mitad de la década de 1940 en Alemania [17] , en las décadas de 1960 y 1970 en China [18] , e incluso en la década de 1980 en EE.UU. [19 ] , pero no se sabe nada sobre el éxito de estos eventos.

Actualmente, el uso de arados eléctricos se limita a pequeños jardines, parcelas domésticas, etc. [20] Hoy en día, los arados eléctricos existentes son producidos principalmente por pequeñas empresas o son de fabricación propia [21] , sin embargo, durante varios años, MogilevLiftMash OJSC ( Bielorrusia ) ha estado produciendo y vendiendo con éxito arados eléctricos LS-10A, diseñados para arar y otros trabajos en las condiciones de subsidiarias personales y pequeñas granjas. El cabrestante proporciona una profundidad de arado de 300 mm y permite un cultivo del suelo de alta calidad con una potencia de motor eléctrico de 1500 W [22] .

Tractor eléctrico

En fuentes anteriores, los arados eléctricos también incluían mecanismos [6] [11] [14] , que luego se conocieron como tractores eléctricos [22] [23] .

Probablemente, los primeros dibujos de dicho dispositivo fueron desarrollados por un ingeniero estadounidense llamado Roberts en 1894. A diferencia de un arado eléctrico tradicional, el cabrestante en el sistema de Roberts estaba ubicado en un carro móvil, que se movía por el campo, aferrándose a un cable estirado y arando. La electricidad se suministró al cabrestante de la misma manera que en un arado eléctrico tradicional, a través de un cable de una fuente externa. Se desconoce si alguna vez se construyó y probó una muestra del arado eléctrico del sistema Roberts [6] .

En la Unión Soviética , después de la Gran Guerra Patria , se creó el tractor eléctrico KhTZ-12 sobre la base de la oruga SKhTZ-NATI .

El principio de funcionamiento y características de uso

Los arados eléctricos se dividían en dos máquinas  , con dos cabrestantes situados a ambos lados del campo y accionados alternativamente, y una sola máquina  , cuando en lugar del segundo cabrestante había un carro con una polea, también llamado tambor enrollador [11] [14] [22] . La "Enciclopedia agrícola" de la edición de 1935, además, destacó un arado eléctrico circular como una especie de máquina única [11] .

Durante la operación del arado eléctrico, un extremo del cable estaba conectado al arado y el otro al cabrestante. Los cabrestantes se movían a lo largo del borde del campo al doble del ancho del arado después de cada dos de sus movimientos. El tiempo que el arado se movió hacia el extremo opuesto del campo se usó para mover el segundo cabrestante en la dirección perpendicular a los surcos. Primero, se encendió uno de los cabrestantes eléctricos y se puso en marcha el arado. Con el arado eléctrico de dos máquinas, el segundo cabrestante también funcionó al mismo tiempo: uno (tiro) desenrolló su cable, el otro lo enrolló. Habiendo llegado al final del campo, sin llegar unos metros al segundo cabrestante o tambor (para evitar colisiones, y por tanto daños en los mecanismos), se apagó el cabrestante. Como resultado, quedó algo de tierra sin arar a lo largo de los bordes del campo. Después de apagar el arado eléctrico, estuvo inactivo durante algún tiempo, necesario soltar un cable del arado y conectar el segundo, así como liberar del suelo los cuerpos de arado que se aproximaban. Después de eso, el trabajador le dio una señal a otro trabajador, que estaba en el extremo opuesto del campo, y este encendió otro cabrestante. Según los cálculos proporcionados en el artículo por I. Nikishin y A. Bondarenko, el tiempo operativo neto del arado fue del 71% y el tiempo de inactividad no incluyó el tiempo para eliminar averías y lubricar los mecanismos. Los arados eléctricos en 1930 requerían 3-4 personas: 2 maquinistas (uno para cada cabrestante), 1 arado y 1 limpiador de arado (este último podía reducirse cuando se trabajaba en suelos muy secos) [11] [14] .

El rendimiento del arado eléctrico variaba mucho y dependía de una serie de factores. Se utilizaron varias fórmulas para los cálculos:

Fórmula de Goryachkin : donde es  la fuerza de tiro (kg s),  es el coeficiente de fricción del arado en el suelo, la masa del arado (kg),  es el ancho del arado (cm),  es la profundidad de arado (cm),  es el coeficiente de resistencia de la formación al corte dado,  - el coeficiente que caracteriza el efecto de la velocidad en la resistencia del suelo  es la velocidad promedio de arado (m/s) [22] . La consecuencia de ello, que nos permitió encontrar el valor de la potencia requerida: , donde  es la eficiencia de transmisión [22] .

También se utilizó la fórmula de Matthews : _ _ _ un coeficiente especial que tiene en cuenta serieuna generalmente debe tomarse igual a 2 [14 ] .

La productividad por hora del arado eléctrico se calculó bajo varias condiciones. Entonces, a una velocidad de arado eléctrico de 3,2 km / h (0,9 m / s), con una resistencia del suelo de 60 kg / dm 2 y una profundidad de surco de 18 cm, el rendimiento teórico resultó ser el siguiente: para un arado con una potencia de 40 litros. Con. — 0,41 ha/hora, 80 l. Con. — 0,82 ha/hora, 125 l. Con. — 1,27 ha/hora [14] .

Características técnicas del arado de dos máquinas de la planta Oryol: Enciclopedia Agrícola [11]

Arado eléctrico en comparación

El uso de arados eléctricos, cuyo auge relativo se produjo a fines del siglo XIX y principios del siglo XX, tenía una serie de características y limitaciones. Las siguientes son las ventajas y desventajas de los arados eléctricos en comparación con los medios de arado de la competencia a principios del siglo XX:

Comparación entre arado eléctrico y animal de tiro

Las ventajas de un arado eléctrico en comparación con los animales de tiro eran obvias: una productividad significativamente mayor, lo que significa un menor costo unitario de procesar una unidad de tierra cultivable, como resultado, debido a la productividad laboral en las temporadas altas, se podría prescindir de menos trabajadores. . Además, la calidad y la profundidad del arado podrían atribuirse a las ventajas. Por otro lado, los caballos u otros animales de tiro ya se encontraban en muchas fincas campesinas, mientras que la instalación de un arado eléctrico requería una inversión considerable. Las desventajas del arado eléctrico también incluían la necesidad de contar con trabajadores más calificados (para trabajar en el arado, pero especialmente para su mantenimiento), la necesidad de crear y mantener una infraestructura seria y costosa, y el hecho de que el arado eléctrico podría solo se puede utilizar en campos grandes (como se desarrolló y minimizando el tamaño de los motores eléctricos, se superó este inconveniente) y campos planos, mientras que el caballo podía trabajar en cualquier área. Finalmente, hasta la década de 1930, los dispositivos técnicos eran poco versátiles, por lo que, hasta la década de 1930, funcionaban durante varios días o incluso horas al año, mientras que el caballo podía utilizarse durante todo el año como animal de tiro, no solo para máquinas agrícolas. , pero también para vehículos [4] .

Comparación entre un arado eléctrico y un arado de vapor

Quizás las únicas ventajas de un arado de vapor sobre un arado eléctrico fueron la ausencia de la necesidad de crear una infraestructura eléctrica extensa en el campo, así como la naturaleza no autopropulsada de los arados eléctricos, lo que requería el uso de vehículos adicionales para entregarlos en el lugar de trabajo. El costo de ambos mecanismos en la etapa inicial del desarrollo del arado eléctrico era aproximadamente el mismo y, con el tiempo, los arados eléctricos se volvieron más baratos que los de vapor. Las ventajas de los arados eléctricos incluían un peso más ligero (en un 50% o más a principios de la década de 1920, luego esta diferencia aumentó aún más), un mantenimiento más fácil, la capacidad de trabajar en grandes pendientes (la máquina de vapor debe estar lo más uniforme posible, mientras que el motor eléctrico no tiene tales limitaciones), no hay necesidad de entregar combustible y agua [4] [10] .

Comparación de un arado eléctrico y un tractor

El arado eléctrico no compactaba el suelo, a diferencia de los primeros tractores de ruedas con ruedas de metal; después de la difusión de los tractores de oruga y los tractores de ruedas con neumáticos de goma, esta ventaja desapareció. Además, al principio, hasta fines de la década de 1920, la densidad de potencia y la confiabilidad de los motores eléctricos eran más altas que las de los motores de combustión interna; estas deficiencias de los motores de combustión interna se superaron a medida que mejoraban. La electricidad (sujeta a su disponibilidad en un campo particular) era más barata que la gasolina o el diesel, que, como se nivelaban las otras ventajas, seguía siendo el único. Por otro lado, se mantuvieron las desventajas: una mayor inversión inicial, la necesidad de crear y mantener una infraestructura suficientemente significativa para el suministro de energía eléctrica a cada campo, la dificultad e incluso la imposibilidad de utilizar un arado eléctrico con herramientas de procesamiento entre hileras ( ya que el cable dañó las plantas), la capacidad de trabajar solo en áreas planas , comportamiento caprichoso en áreas con suelo duro y rocoso, y lo más importante, la eficiencia del uso de arados eléctricos era solo en grandes empresas agrícolas. Al mismo tiempo, el funcionamiento del arado eléctrico requería la presencia simultánea de un número suficientemente grande de trabajadores en el campo de cultivo: desde 5-6 personas en modelos anteriores a 3-4 personas en modelos posteriores [4] [11] .

Resultados de la competencia entre diferentes tecnologías de arado

En última instancia, fue la introducción masiva de tractores lo que derrotó a otras tecnologías de arado, incluido el arado eléctrico, pero esto no sucedió rápidamente: incluso en los Estados Unidos más avanzados a este respecto, la cantidad de tractores superó la cantidad de caballos solo en la agricultura . después de la Segunda Guerra Mundial y solo gracias a los incentivos gubernamentales para la compra de tractores, emprendidos en la década de 1930. En Alemania Occidental, la cantidad de tractores superó la cantidad de caballos solo en 1954 [4] .

Comentarios

  1. ↑ Brevet n° 133 961, del 3 de diciembre de 1879.
  2. ↑ DRP 12 869, 12 de septiembre. 1880.

Notas

  1. ↑ Michael R. Lane. La historia de Steam Plough Works: Fowlers of Leeds. - Northgate Publishing Company, 1980. - Pág. 15. - ISBN 9780852984147 .
  2. ↑ Catálogo descriptivo de la maquinaria de vapor agrícola patentada por Fowler para fines generales y de cultivo, fabricada por John Fowler & Co., Ingenieros, Steam Plough Works. - Leeds, Yorkshire, 1871. - Págs. 10-16, 28-29.
  3. ↑ Calculadora de inflación  . Banco de Inglaterra . Consultado el 22 de julio de 2021. Archivado desde el original el 5 de octubre de 2018.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Edmund N. Todd. Arados eléctricos en la Alemania guillermina: el fracaso de un sistema agrícola: [ ing. ] // Estudios Sociales de la Ciencia. - 1992. - vol. 22, núm. 2 (mayo). - Pág. 263-281.
  5. ↑ Michel Vaissier. Ernest Bazin: inventor angevin. - Chouzé-sur-Loire: Feuillage, 2019. - P. 94–95. — 150p. — ISBN 978-2-37397-080-7 .
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  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 Max Hupfauer. Elektrifizierung der Landwirfschaff  (alemán)  // Bayerisches Landwirtschaftliches Jahrbuch. - 1971. - Nro. 8 _ - S. 871-873 . Archivado desde el original el 21 de julio de 2021.
  8. ↑ 1 2 VZ Esin. V. I. Lenin sobre el arado eléctrico  : [ rus. ]  : [ arq. 19 julio 2021 ] // Archivo histórico. - 1956. - Nº 4. - S. 173-175.
  9. ↑ 1 2 V. I. Lenin - el inspirador de la creación del arado eléctrico: [ rus. ] // Técnica para la juventud. - 1949. - Agosto. - página 3.
  10. ↑ 1 2 Electrification Plan R. S. F. S. R. Report to the 8th Congress of Soviets of the State Commission for the Electrification of Russia. - Moscú: Editorial Técnica Estatal, 1920. - S. 131-132.
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  20. ↑ V. V. Motuzas. Arado eléctrico rotativo: [ rus. ] // Operador de máquinas rurales. - 1990. - Nº 3.
  21. ↑ ¿Qué son los arados eléctricos y cómo elegirlos? . Aviso de construcción . Consultado el 29 de julio de 2021. Archivado desde el original el 29 de julio de 2021.
  22. ↑ 1 2 3 4 5 Vladimir Zaginailov, Sergey Andreev. Historia del desarrollo, estado y perspectivas del uso de vehículos eléctricos en el cultivo de campo  : [ rus. ] // Boletín de la Institución Educativa Estatal Federal de Educación Profesional Superior "Universidad Estatal de Agroingeniería de Moscú". V. P. Goryachkin. - 2017. - Nº 6. - P. 15–17. —doi : 10.26897 / 1728-7936-2017-6-15-22 .
  23. ↑ prof . M. G. Evreinov . Ingeniería eléctrica en agricultura // Diccionario enciclopédico del Instituto Bibliográfico Ruso Granat . - Moscú: Instituto Bibliográfico Ruso Granat, 1937. - T. 53: Ingeniería Eléctrica - Enveriy. - S. 251-263. - 8600 copias.