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Mayor precisión hasta en la vuelta final

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Con toda la cuerda dada

Para que un movimiento de relojería mecánico pueda funcionar, necesita el impulso de una fuente de energía. Esta fuente de energía es el muelle. Y aunque hay quienes disfrutan del ritual de dar cuerda al movimiento manualmente, otros prefieren el mecanismo automático, que permite que el reloj funcione indefinidamente gracias a los movimientos del brazo del usuario.

Experiencias

Volante de fuerza

El mecanismo del escape

Texto — Boris Schneider Fecha2015-03-04T10:08:59

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—El escape hace de motor y freno a la vez

Los relojes mecánicos continúan indicando la hora correcta aún cuando la tensión del muelle disminuye. Esto es posible gracias a un mecanismo que ha sido mejorado gradualmente a lo largo de 300 años: el escape. Este consiste esencialmente en un péndulo, en este caso en forma de anillo, y una palanca especial. La palanca se balancea de atrás hacia adelante, enganchando y soltando de manera alterna el engranaje y permitiendo así que las agujas avancen de manera regular. Sin embargo, la máxima precisión se logra únicamente cuando el sistema ha sido sometido a un minucioso ajuste de precisión manual.

Es imposible observar un movimiento mecánico sin sentirse cautivado por la rápida interacción entre el volante y las áncoras. Sin embargo, lo que para los no iniciados puede parecer la fuerza que impulsa al reloj, cumple en realidad una función similar a un freno. “El escape permite que el muelle distribuya la energía en pequeñas porciones iguales, del mismo modo que un torno solo permite el paso de una persona a la vez.” Es así como lo describe con sencillez Raphael Frauenfelder, relojero y gerente de proyecto de industrialización en IWC Schaffhausen.

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Un péndulo en forma de anillo marca el ritmo

Con toda la cuerda dada, el muelle impulsa una cadena de ruedas dentadas en la que también van montadas las agujas. El escape es la última pieza del engranaje y hace las veces de freno. Sin él, las agujas girarían en la esfera a toda velocidad y la reserva de energía del reloj se agotaría en cuestión de segundos. Pero el escape no solo controla el muelle: también distribuye la energía en pulsaciones de una proporción precisa. El péndulo ha demostrado ser el método físico más efectivo para manejar la información necesaria. Su mayor ventaja es que continúa oscilando en intervalos prácticamente iguales independientemente de la energía restante.

En un reloj de pared, el ritmo lo marca un péndulo que oscila despreocupadamente de un lado a otro. Pero este sistema no es apropiado para los relojes portables, ya que estos cambian de posición frecuentemente y están sometidos a la aceleración. En 1670, el matemático holandés Christian Huygens tuvo la idea de permitir a un anillo girar en un muelle de espiral. El aro remplaza al cuerpo que se desplaza lentamente, mientras que la espiral simula la gravedad. En principio, el llamado volante cumple la misma función que un péndulo suspendido, pero continúa funcionando sin importar su posición. Después del escape, se trata del último subbloque del movimiento.

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—La espiral Breguet mejora la precisión

El escape es la última pieza del engranaje y hace las veces de freno

Nada debe perturbar el volante

El sistema regulador de un reloj debe ser diseñado de manera que las influencias externas tengan el menor efecto posible. Las variaciones de temperatura representan un reto especial, ya que causan la expansión o contracción de ciertos metales. En el caso del volante, esto puede tener una influencia negativa en su precisión. Durante muchos años, la espiral se fabricaba en acero al carbono. Pero con este material, una variación de apenas un grado Celsius de temperatura puede resultar en imprecisiones de unos diez segundos diarios. Por esta razón, alguien tuvo la idea de utilizar volantes bimetálicos fabricados en latón y acero. “Si la temperatura desciende, el diámetro del aro se expande para compensar el aumento de elasticidad del muelle de espiral”, explica Frauenfelder.

Desde comienzos del siglo XX, los avances en el campo de la metalurgia han impulsado el desarrollo de nuevos materiales. Una aleación desarrollada en los años 1930 sigue siendo el material básico encontrado en los muelles de espiral producidos en la actualidad. Consiste principalmente en cobalto, molibdeno, tungsteno y berilio. Una combinación particularmente dura de cobre y berilio se ha establecido como el material preferido para el volante. “Ambos materiales son prácticamente inmunes a las variaciones de temperatura, a la oxidación, y se ven menos afectados por el magnetismo que el acero”, explica Frauenfelder respecto a las ventajas de trabajar con estos materiales. Más recientemente, se ha experimentado con muelles de espiral fabricados en silicio. Sin embargo, queda por ver si este semimetal, conocido por su uso en los ordenadores, logrará hacerse un lugar en la relojería.

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—Un sistema especial de absorción de choques – INCABLOC (™) – garantiza que los golpes no perturben las piezas delicadas

Una vuelta de la espiral especial aumenta la precisión

El mecanismo no solo se ve afectado por las variaciones de temperatura. Alrededor de 1800, el relojero suizo Abraham-Louis Breguet constató que un muelle de espiral plano se expandía de manera excéntrica al oscilar. Este efecto, en especial sumado a los cambios de posición, tiene un impacto negativo en la precisión del reloj. Breguet tuvo la idea de asegurar un extremo del muelle de espiral a un nivel más alto para permitirle “respirar” de manera concéntrica y más pareja. Más adelante, el matemático francés Edouard Phillips calculó la forma de esta vuelta de la espiral especial en la extremidad del muelle y perfeccionó este principio. En IWC, se sigue dando forma manualmente la vuelta final del muelle de espiral Breguet. Se trata de una tarea que exige una gran destreza y mucha experiencia de parte del relojero.

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—El volante del calibre de la manufactura 98295 puede ser ajustado utilizando el índice

Absorción de choques para proteger el mecanismo

La protección del sistema de oscilación contra los golpes merece una atención especial. El volante está constantemente en movimiento, y es una de las piezas del movimiento más afectadas por el desgaste. Con una frecuencia de 4 Hertz, el volante realiza 28 800 semioscilaciones por hora. El aro del volante, de aproximadamente un centímetro de diámetro, va montado en un árbol con pivotes de menos de una décima de milímetro de diámetro. “Con el fin de garantizar que los golpes no afecten la marcha o dañen las delicadas piezas, los cojinetes del eje del volante cuentan con un sistema de absorción de choques”, explica Frauenfelder.

Ajuste de precisión manual

Para que un reloj sea preciso, las oscilaciones del volante deben ser exactamente iguales. Con el fin de lograrlo, el péndulo en forma de anillo debe ser minuciosamente ajustado a mano. Por ejemplo, el relojero puede ajustar el volante utilizando el índice. Esta pequeña palanca modifica el largo activo del muelle de espiral. Puede ser observada con claridad por el reverso del calibre de la manufactura 98295, el cual cuenta con un índice extralargo conocido como flecha Jones. Este mismo principio, curiosamente, se aplica en la guitarra: los trastes en el cuello de la guitarra modifican la longitud de la cuerda, y por ende, el sonido que producen.

Dependiendo del diseño, el mecanismo de oscilación también puede ser ajustado utilizando levas descentradas o tornillos de peso. Si estos se tornan hacia el exterior, las oscilaciones se hacen más lentas; si se tornan hacia el interior, el movimiento acelera. El resultado es similar a lo que sucede si damos vueltas en una silla giratoria manteniendo los brazos cercanos al cuerpo o extendiéndolos. Para garantizar que los tornillos de un milímetro de largo tengan la mayor masa posible a pesar de su volumen, están fabricados en oro puro.

Para que un reloj sea preciso, las oscilaciones del volante deben ser exactamente iguales.

El escape mide las semioscilaciones

El escape es el responsable de transmitir el ritmo dictado por el volante al engranaje. A lo largo de los siglos, numerosos sistemas han sido creados para cumplir con este propósito. De todos ellos, el único que ha logrado afianzarse es el escape de áncora dentado. Este consiste en una rueda de áncora, una palanca (áncora) y una clavija de platillo. La rueda del áncora es la última rueda del engranaje y es impulsada por el muelle. El áncora, en forma de ancla de un barco, está fabricada en latón o acero y provee la conexión con el volante. En cada uno de sus brazos se encuentran fijados los diminutos rubíes, las piedras de elevación, que encajan con los dientes en la rueda del áncora. En el extremo superior, la clavija del platillo va montada en un disco en el aro del volante, y se mueve de atrás hacia adelante.

Cuando el volante oscila en una dirección, una de las piedras de elevación del áncora engancha el engranaje. Cuando regresa a su punto inicial, la clavija de impulso desciende a la horquilla del áncora. La palanca es empujada hacia el lado opuesto, y la piedra de elevación es liberada. El mecanismo es desbloqueado y las agujas pueden avanzar. Durante este breve instante, el volante es la fuerza que impulsa todo el proceso.

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—El escape de áncora dentado ha demostrado ser una solución eficaz
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—Gracias a los impulsos regulares de la palanca, el volante se mantiene en movimiento

Motor y freno a la vez

Ahora tenemos la situación contraria. Impulsado por el engranaje, el diente la rueda del áncora desbloqueada se desliza hacia la superficie de impulso de la piedra de elevación y empuja la palanca. La clavija del platillo (o rodillo) transfiere este impulso al volante, el cual oscila entonces en la dirección opuesta. Pero entonces la otra piedra de elevación alcanza el radio de la rueda del áncora y bloquea el engranaje una vez más. Este proceso se repite con cada vibración en el aro del volante, alternando en ambas direcciones. El ruido de las piedras de elevación al entrar en contacto con los dientes metálicos de la rueda del áncora produce el tic-tac característico del reloj. Una capa de lubricante viscoso minimiza la fricción y garantiza el buen desarrollo del proceso.

“El volante se mantiene en movimiento únicamente gracias a los impulsos regulares generados por la palanca. De lo contrario, se detendría tras un corto tiempo debido a la pérdida de impulso, producto de la fricción, y el reloj dejaría de funcionar”, explica Frauenfelder. Al disminuir la tensión en el muelle, los impulsos transmitidos al volante son más débiles, y la amplitud se reduce. Sin embargo, la clavija del platillo continúa pasando por el punto de partida y la palanca sigue liberando las ruedas con prácticamente la misma frecuencia.

Teorías complejas, consejos y trucos

Sin embargo, con el fin de alcanzar un elevado nivel de precisión durante el todo el funcionamiento del reloj, es necesario comprender muchas teorías complejas. Los relojeros de IWC tienen a su disposición un amplio repertorio de trucos especiales que pueden aplicar para incrementar aún más la precisión de los relojes. Por ejemplo, la interacción entre dos clavijas que fijan el índice al muelle de espiral puede ser alterada en milésimas de milímetro para optimizar la regularidad del sistema de oscilación.

El ajuste de la palanca y la rueda del áncora exige una gran destreza, ya que los ángulos deben ser precisos. Las piedras de elevación, con tan solo un milímetro de largo, están fijadas en la palanca con goma laca, un adhesivo resinoso elaborado con las secreciones de un insecto hemíptero. Para que las diferentes piezas interactúen con la precisión necesaria, y así lograr que el corazón de esta diminuta máquina pueda latir a intervalos regulares, esta labor debe ser realizada con una precisión de milésimas de milímetro.

“En la industria relojera existen muchos procesos que se van industrializando cada vez más, pero el escape sigue siendo el dominio exclusivo de la labor manual”, resume Frauenfelder. Y puede que sea precisamente esta característica lo que ha preservado la fascinación de la relojería mecánica a lo largo de los siglos hasta la actualidad.

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