En un reloj mecánico, la tensión del muelle y la amplitud del volante disminuyen simultáneamente. Esto tiene un impacto negativo en la precisión del reloj. El mecanismo de fuerza constante de IWC garantiza el suministro de energía constante por parte del escape, y ofrece una precisión sin precedentes.
Dice el proverbio que la única constante es el cambio. Sin embargo, en el mundo de la haute horlogerie su veracidad es limitada, ya que en relojería concentramos todos nuestros esfuerzos para crear una constante: dicho de otro modo, para garantizar que las oscilaciones del volante sean siempre exactamente iguales. Desde hace siglos, inventores y relojeros se enfrentan a un reto específico. “Cuando el reloj tiene toda la cuerda dada, el muelle genera su máxima potencia. Esto resulta
en una amplitud máxima. Pero al disminuir la tensión en el barrilete, también disminuyen las oscilaciones”, explica Thomas Gäumann, Encargado de Movimientos en IWC en Schaffhausen. Este fenómeno tiene un impacto negativo en la precisión del reloj mecánico.
Con el fin de que las oscilaciones del volante se mantengan constantes en todo momento, la energía transmitida a través del engranaje y el escape también debe ser constante. Sin embargo, mientras que el flujo de energía hacia el volante es continuo, la tensión decreciente del muelle inevitablemente afecta la amplitud. Tal como lo explica Gäumann: “Se han diseñado diversas soluciones con el fin de convertir la energía decreciente del muelle en una fuerza constante con ayuda de un mecanismo adicional.”
—El suministro constante de energía al volante hace que el reloj se extremadamente preciso.
EN BUSCA DE LA FUERZA CONSTANTE
Una posibilidad consiste en insertar una transmisión infinitamente variable con huso y cadena entre el barrilete y el engranaje. Ya en el siglo XV, Leonardo da Vinci había concebido uno de estos diseños, similar a la transmisión de una bicicleta. En este sistema, el barrilete gira sobre sí mismo y así remonta una cadena montada en un huso de forma cónica. Una vez remontada por completo, tira de la punta del cono. Allí, el apalancamiento se encuentra en su punto más bajo, por lo que se transmite menor potencia al engranaje. Mientras más reducida sea la tensión en el muelle, mayor será el apalancamiento en la base del huso y mayor será la magnitud de la potencia generada. Durante toda la duración de este proceso, la fuerza transmitida al volante permanece constante.
La solución con huso y cadena tuvo éxito en particular en los relojes de gran tamaño. Fue empleada por ejemplo en los cronómetros marinos de los barcos, donde la necesidad de precisión es sumamente elevada. También se emplearon mecanismos similares en relojes de bolsillo. Sin embargo, una transmisión infinitamente variable necesita de mucho espacio, por lo que su uso en los relojes de pulsera era bastante limitado.
INTEGRAR UN ESCAPE ADICIONAL
Los ingenieros de IWC trabajaron en este reto durante muchos años. Finalmente encontraron una alternativa eficiente y de una gran elegancia técnica: “Nuestro mecanismo patentado de fuerza constante integra un escape adicional entre la rueda del áncora y la cuarta rueda. Cada segundo, da cuerda a un muelle de espiral que hace de almacenamiento temporal y transmite suficiente energía a la rueda del áncora para mantener el volante en movimiento”, explica Gäumann, resumiendo así el principio de su funcionamiento. La solución es sumamente sencilla: el ángulo por el cual el muelle de espiral recibe cuerda cada segundo permanece invariable, lo que a su vez significa que la energía suministrada al escape permanece constante. Incluso cuando disminuye la tensión del muelle, el volante continúa oscilando prácticamente con la misma amplitud.
El mecanismo de fuerza constante garantiza al reloj una frecuencia extremadamente precisa. Está presente en el Portugieser Sidérale Scafusia y en el Ingenieur Tourbillon Fuerza Constante, y ha sido incluso integrado en un tourbillon. La frecuencia del tourbillon fuerza constante ha sido fijada en 2,5 Hz con el fin de permitir que el sistema dé cuerda al muelle de espiral cada segundo.
—94800 calibre
UN MUELLE DE ESPIRAL OFRECE UN ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE ENERGÍA
En el corazón del mecanismo se encuentra un tipo de escape de áncora dentado. Un disco escalonado triangular se encuentra montado en el piñón de la rueda del áncora. El disco escalonado encaja con la báscula de fuerza constante en forma de horquilla, que a su vez engancha la llamada rueda de paro con sus dos áncoras en el otro extremo. Una vez que la rueda del áncora avanza cincos pasos, libera la rueda de paro. Esta gira unos 30 grados antes de ser enganchada nuevamente. El proceso se repite cada cinco semioscilaciones del volante. Con 18.000 oscilaciones por hora, esta secuencia determina además el progreso del segundero montado en la jaula del tourbillon. Además, cada rotación de la jaula hace girar un piñón del eje de la rueda del áncora, el cual encaja con la cuarta rueda fija. Da cuerda al muelle de espiral (situado bajo la rueda del áncora), el cual proporciona un impulso de fuerza constante al volante.
“Para impulsar el tourbillon y el mecanismo de fuerza constante, hemos equipado los calibres 94800 y 94900 con dos barriletes. Juntos, suministran energía suficiente para mantener el mecanismo en marcha durante unas 48 horas”, explica Gäumann. Después de dos días, la potencia disponible no es suficiente. Llegado a este punto, el tourbillon regresa automáticamente al modo normal y avanza con una frecuencia de cinco pasos por segundo, o a la misma velocidad que las semioscilaciones del volante.
UN RETO PARA LOS INGENIEROS DE DISEÑO
Para los ingenieros que participaron en este reto, el diseño y manufactura del mecanismo de fuerza constante fue una labor épica. La construcción de filigrana cuenta unas 20 piezas adicionales que han debido ser integradas en un tourbillon con un diámetro de 15,8 milímetros. “La definición de los diferentes procesos secuenciales, como la liberación y parada de la báscula de fuerza constante, fue especialmente exigente. Para lograrlo, tuvimos que establecer un equilibrio entre seguridad y funcionalidad. Adicionalmente, tuvimos que implementar una cierta reserva con el fin de garantizar la ejecución confiable de estas complejas secuencias de movimientos, así como las acciones de la báscula”, destaca Gäumann.
- Con el tourbillon de fuerza constante patentado, IWC combina con elegancia dos complicaciones que permiten aumentar la precisión en la medición del tiempo, pues hace posible una marcha extremadamente regular y precisa durante 48 horas como mínimo.
LA PRECISIÓN EXTREMA EXIGE UNA NUEVA TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN
La mayor dificultad reside en el hecho de que el mecanismo de fuerza constante se encuentra entre la rueda del áncora y la cuarta rueda, justo frente al volante, y tiene una influencia directa en las oscilaciones de este último. En consecuencia, las tolerancias permitidas son sumamente pequeñas, en algunos casos de apenas una milésima de milímetro. La báscula y el disco escalonado de fuerza constante se fabrican combinando el proceso LIGA y la exposición a los rayos X. “Esta versión del proceso LIGA emplea rayos X y nos permite producir microestructuras extremadamente homogéneas, con un grado de precisión inalcanzable para las tecnología de manufactura convencionales”, explica Gäumann. Otro factor importante es la elección de los materiales: el disco escalonado es de oro macizo, y la báscula de fuerza constante de níquel-fósforo. El oro es un elemento autolubricante, por lo que se trata de la combinación óptima para compañeros de fricción que tienden a secarse.
TAN SOLO TRES ESPECIALISTAS ALTAMENTE CUALIFICADOS REALIZAN LA TAREA DE ENSAMBLADO DEL TOURBILLON DE FUERZA CONSTANTE EN IWC.
EL ENSAMBLADO ES RESPONSABILIDAD DE UNOS POCOS TALENTOS
El ensamblado de un tourbillon de fuerza constante pone a prueba la paciencia incluso de los relojeros más expertos. Para ensamblar un mecanismo que pesa apenas 0,7 gramos y cuenta con 104 piezas individuales, se necesitan dos semanas completas. Tan solo tres especialistas altamente cualificados realizan esta tarea en IWC. Para Gäumann, el tourbillon de fuerza constante no es únicamente un argumento de venta, sino también un ejemplo perfecto de la ingeniería e innovación al más alto nivel que persigue la manufactura de Schaffhausen. “El hecho de haber logrado superar un reto relojero centenario con una solución que es a la vez funcional y de una gran elegancia técnica, es algo que me llena de orgullo,” afirma.
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