Reloj mecánico
Un reloj mecánico es un tipo de reloj que utiliza un procedimiento mecánico para medir el paso del tiempo, distinguiéndose de aquellos que miden el tiempo a partir de un fenómeno natural mensurable (como los relojes de sol, las clepsidras, o los relojes basados en la oscilación del cuarzo, que además incorporan componentes electrónicos).
Técnicamente hablando, la maquinaria que está en el interior de un reloj se llama calibre, y es producto del diseño relojero. La parte externa y sus ornamentos (llamada caja) pueden ser considerados más bien un producto de la joyería, de manera que algunas marcas de relojes diseñan el parte externa y montan calibres internos de otras manufactureras diferentes.
En su diseño simplificado, un mecanismo de relojería mecánico se compone de tres elementos mínimos: un motor, un rodaje y un órgano regulador. Los dos últimos elementos deben estar unidos por un escape.
Sobre ese esquema básico cada reloj puede incorporar otras funciones (llamadas en relojería complicaciones), como marcar el día del mes o de la semana, o el año, o las fases lunares, subdividir los segundos o hacer sonar una alarma o melodía. Asimismo, cada calibre puede introducir mejoras técnicas, como sistemas antichoque (como el incabloc), sistemas contra el rozamiento, mecanismos para compensar el movimiento del usuario o parar o cargarse de energía con el movimiento del usuario. Hay incluso mecanismos que permiten remontuar un reloj mediante los cambios de temperatura ambiente, como el modelo Atmos.
Estos relojes evolucionaron en Europa en el siglo XVII de los relojes accionados por resortes, que aparecieron en el siglo XV. Desde el punto de vista técnico, la relojería mecánica debe su capacidad para medir el tiempo a la invención del mecanismo de escape. A partir del funcionamiento de los grandes relojes de fachada, situados en campanarios y fachadas, y mediante los avances progresivos en materia de micromecánica, se fueron reduciendo los tamaños, hasta llegar a los relojes de pulsera.
El funcionamiento de un reloj mecánico está sometido al rozamiento de todas sus piezas, al desgaste de las mismas, a la pérdida de lubricación, a las variaciones de temperatura y humedad, a su vulnerabilidad a los golpes o al movimiento de quien en su caso lo porta, por lo que su precisión es variable, si bien fueron la principal forma de medir el tiempo hasta la aparición en los años 70 de los relojes de cuarzo, basados en la tecnología electrónica, y que son mucho más exactos. Los relojes mecánicos, por esa razón, necesitan un mantenimiento periódico, que si se realiza adecuadamente puede prolongar su vida por décadas, y en los más resistentes y mejor diseñados, por siglos.
A pesar de la desventaja en precisión y delicadeza siguen usándose por razones estéticas, sentimentales o de estatus asociadas a su mecanismo o su diseño interior o exterior. Suelen tener un precio mayor a un reloj de calibre electrónico equivalente, si bien muchos relojes mecánicos de fabricación actual pueden tener precios inferiores al de un reloj digital.
Hoy en día se siguen fabricando relojes mecánicos, si bien en menor cantidad que antes de la introducción del cuarzo, y se continúan patentando innovaciones y complicaciones mecánicas. Una de las empresas más reconocidas que se dedican a la manufactura de calibres es ETA,. Algunas marcas de lujo como Rolex fabrican sus propios calibres, y existen manufactureros más populares, como Seiko, Orient Watch Company (conocida como Orient) o Raketa, que fabrica relojes muy precisos a precios más bajos.
El funcionamiento del reloj es sencillo. Manualmente se da cuerda al reloj y el resorte principal del barrilete se enrosca almacenando energía potencial. A través del tren de engranajes se transmite la energía del resorte principal hasta llegar al oscilador. La rueda E gira pero de forma controlada ya que otra fuerza del espiral del oscilador hace que al ser empujado hacia un extremo este reaccione ejerciendo una fuerza contraria, se consigue que el ancora oscile dejando pasar un diente de E cada dos alternancias.
Podemos examinar estas cinco partes:
Las piezas esenciales del mecanismo pueden observarse en la imagen a continuación:
Rueda de balance; 1 = espiral; 2 = regulador
Rueda de balance y espiral
Ancora y rueda de escape
en el mecanismo para dar cuerda, con un total de 25-27 joyas
Un reloj mecánico como mínimo presenta la hora, expresada en minutos y horas, y ocasionalmente en segundos. Puede tener fecha día de la semana y día del mes (el llamado fechador). A las funciones añadidas se las llama complicaciones. Existen infinidad de complicaciones. Estas son algunas de ellas:
Un reloj mecánico puede tener las siguientes complicaciones:
Antes de calcular es necesario entender que el mecanismo, es un tren, que toma un engranaje de pocas revoluciones o giros por unidad de tiempo, en donde se almacena la energía en un resorte principal(B) el cual se aumenta en velocidad por etapas hasta llegar a (E) que gira a muchas revoluciones por unidad de tiempo.
Se supone dos engranajes la B el barrilete y el piñón c (minúscula). Como el número de dientes del piñón es menor que el de los barriletes, el piñón deberá girar muchas veces para conseguir una sola vuelta de B. Por lo tanto para obtener el número de vueltas que gira el piñón en una vuelta completa de B, se divide el número de dientes del engranaje B por el número de dientes del piñón.
Tomando la figura como referencia supondremos que B tiene 72 dientes y el piñón tiene 12.
B/c = 72/12 = 6 vueltas del piñón por una del barrilete En la literatura se encontrará B/c = 6:1
(esto significa que el barrilete dará una vuelta y si el piñón gira 6 veces entonces el engranaje C de la rueda de minutos también. Son 6 horas)
Como ejemplo se tendría:
B/c = 72/12 = 6
C/t = 80/10 = 8
T/f = 75/10 = 7,5
F/e= 80/8 = 10
Multiplicando 6*8*7,5*10 =3600 el cual representa el número de vueltas que da el escape por una del barrilete. En otras palabras con este diseño cuando el barrilete gire lentamente una vuelta completa el engranaje E de los segundos habrá girado 3600 veces.
Olvidándose del barrilete y dejándolo fuera como si no existiera tendríamos 8*7,5*10 = 600 indicaría que el escape gira 600 veces por una vuelta de C de los minutos. C en 60 minutos debería completar una vuelta, entonces en una hora el engranaje E gira 600 veces.
Como todos los cálculos se refieren a la rueda centro se establecen las siguientes fórmulas, volvemos a imaginar que el barrilete no está presente:
La cuarta rueda en todos o casi todos los relojes se diseña para registrar los segundos. Ahora imaginamos que la rueda E de escape no está presente. Por lo anterior la cuarta rueda F de los segundos debe dar 60 vueltas por una de la rueda del centro:
Por lo tanto la regla general es en un tren de engranajes multimplicar todos los números de dientes y dividirlos por el número de dientes de los piñones. El resultado será el número de giros de la última rueda por un giro de la primera
Una alternancia es un movimiento del ancora hacia un lado. Dos alternancias hacia un lado y hacia el contrario permiten que se mueva un diente de la rueda de escape E. Luego para calcular el número de alternancias por hora A/h se ocupa la siguiente fórmula:
Ejemplo cálculo de alternancias:
Ejemplos de alternancias típicas son 18000 A/h por el año 1944. Antes de esa fecha se ocupaban 16200 A/h y 14400 A/h. Actualmente en el 2013 se ocupa 28800 A/h con los materiales y técnicas actuales. Donde E es el número de dientes de la rueda de escape por ejemplo 15. Una razón debida a que se empezó a utilizar mayores alternancias es que las de 18000 tenían problemas de bloqueo, es decir la oscilación se detenía. Alternancias mayores requieren un resorte de la rueda de balance más fuerte y con la inercia generada por el movimiento rápido hizo que los relojes de pulsera con alternancias más rápidas se impusieran.
Con la fórmula anterior y despejando la ecuación es posible calcular el número de dientes que debería tener una rueda en caso de que esta falte o este dañada.
Obviamente debemos saber el número de engranajes del barrilete B y del piñón de la rueda de minutos c.
Por ejemplo:
Como da 7 vueltas y se sabe que una vuelta de la rueda de los minutos es una hora. Entonces el barrilete da un giro completo en 7 horas. Experimentalmente toma unos 5,5 giros enrollar completamente el resorte con la perilla. Entonces el número de horas que funcionara el reloj con esa cuerda completa será 7 por 5,5 aprox. 38,5 horas.