El escape de borde (o rueda de corona ) es el tipo de escape mecánico más antiguo conocido , el mecanismo de un reloj mecánico que controla su velocidad permitiendo que el tren de engranajes avance a intervalos regulares o "ticks". Los escapes de borde se utilizaron desde finales del siglo XIII hasta mediados del siglo XIX en relojes y relojes de bolsillo . El nombre verge proviene del latín virga , que significa palo o vara. [1]
Su invención es importante en la historia de la tecnología , porque hizo posible el desarrollo de relojes totalmente mecánicos. Esto provocó un cambio de la medición del tiempo mediante procesos continuos , como el flujo de líquido en los relojes de agua , a procesos repetitivos y oscilatorios , como el movimiento de los péndulos , que tenían el potencial de ser más precisos. [2] [3] Los cronometradores oscilantes se utilizan en la mayoría de los relojes modernos. [2] [4] [5]
El escape de borde data de la Europa del siglo XIII, donde su invención condujo al desarrollo de los primeros relojes totalmente mecánicos. [3] [7] [8] A partir del siglo XIII, se construyeron grandes relojes de torre en plazas, catedrales y monasterios europeos. Mantuvieron el tiempo utilizando el escape de borde para impulsar un foliot , un tipo primitivo de volante . [9] El foliot era una barra horizontal con pesas cerca de sus extremos fijadas a una barra vertical llamada borde que estaba suspendida para girar libremente. El escape del borde hizo que el foliot oscilara hacia adelante y hacia atrás alrededor de su eje vertical. [10] La velocidad del reloj podría ajustarse moviendo las pesas hacia adentro o hacia afuera en el foliot.
El escape de borde probablemente evolucionó a partir de un mecanismo de alarma para hacer sonar una campana que había aparecido siglos antes. [11] [12] Se ha especulado que Villard de Honnecourt inventó el escape de borde en 1237 con una ilustración de un extraño mecanismo para hacer girar una estatua de ángel para seguir el sol con su dedo, [13] [14] pero el consenso es que esto no fue un escape. [15] [16] [17] [18] [19] [20]
Se cree que en algún momento de finales del siglo XIII se aplicó el mecanismo de escape de borde a los relojes de torre , creando el primer reloj de escape mecánico. [9] A pesar de que estos relojes eran objetos célebres de orgullo cívico sobre los que se escribió en ese momento, es posible que nunca se sepa cuándo se utilizó por primera vez el nuevo escape. [11] Esto se debe a que ha resultado difícil distinguir a partir de la escasa documentación escrita cuáles de estos primeros relojes de torre eran mecánicos y cuáles eran relojes de agua ; para ambos se utilizó la misma palabra latina, horologe . [21] [9] Ninguno de los mecanismos originales ha sobrevivido inalterado. Las fuentes difieren sobre cuál fue el primer reloj "conocido" como mecánico, dependiendo de qué evidencia manuscrita consideren concluyente. Un candidato es el reloj Dunstable Priory en Bedfordshire , Inglaterra, construido en 1283, porque los relatos dicen que se instaló encima de la mampara , donde sería difícil reponer el agua necesaria para un reloj de agua. [22] [9] Otro es el reloj construido en el Palacio de los Visconti, Milán, Italia, en 1335. [23] El astrónomo Robertus Anglicus escribió en 1271 que los relojeros estaban intentando inventar un escape, pero aún no habían tenido éxito. . [24] [9] Sin embargo, hay acuerdo en que los relojes mecánicos existían a finales del siglo XIII. [3] [21] [25]
La descripción más antigua de un escape, en el manuscrito Tractatus Horologii Astronomici de Ricardo de Wallingford de 1327 en el reloj que construyó en la Abadía de St. Albans , no era un borde, sino una variación llamada escape "estroboscópico". [26] [27] Consistía en un par de ruedas de escape en el mismo eje, con dientes radiales alternos. [9] La varilla del borde estaba suspendida entre ellos, con un travesaño corto que giraba primero en una dirección y luego en la otra a medida que los dientes escalonados pasaban. Aunque no se conoce ningún otro ejemplo, es posible que este diseño precediera al borde más habitual en los relojes. [26]
Durante los primeros doscientos años de existencia del reloj mecánico, el borde, con foliot o volante, fue el único escape utilizado en los relojes mecánicos. En el siglo XVI comenzaron a aparecer escapes alternativos, pero el borde siguió siendo el escape más utilizado durante 350 años hasta que los avances en mecánica de mediados del siglo XVII dieron como resultado la adopción del péndulo y más tarde el escape de ancla. [28] Dado que los relojes eran valiosos, después de la invención del péndulo, muchos relojes de borde fueron reconstruidos para utilizar esta tecnología de cronometraje más precisa, por lo que muy pocos de los primeros relojes de borde y de foliot han sobrevivido inalterados hasta el día de hoy.
Es discutible qué tan precisos fueron los primeros relojes de borde y foliot, con estimaciones de una a dos horas de error por día [29] [11] [2] , aunque los experimentos modernos con relojes de esta construcción muestran que se podían lograr precisiones de minutos por día. con bastante cuidado en el diseño y mantenimiento. [30] [31] Los primeros relojes de borde probablemente no eran más precisos que los relojes de agua anteriores , [14] pero no requerían que se transportara agua manualmente para llenar el depósito, no se congelaban en invierno y eran una tecnología más prometedora. para la innovación. A mediados del siglo XVII, cuando el péndulo reemplazó al foliot, los mejores relojes de borde y de foliot habían alcanzado una precisión de 15 minutos por día.
La mayor parte de la gran inexactitud de los primeros relojes de borde y de foliot no se debía al escape en sí, sino al oscilador de foliot . El primer uso de péndulos en relojes alrededor de 1656 aumentó repentinamente la precisión del reloj de borde de horas al día a minutos al día. La mayoría de los relojes fueron reconstruidos con sus foliots reemplazados por péndulos, [32] [33] hasta el punto de que hoy es difícil encontrar relojes de borde y foliot originales intactos. Un aumento similar en la precisión de los relojes de borde siguió a la introducción de la espiral en 1658.
El escape de borde consta de una rueda con forma de corona, llamada rueda de escape, con dientes en forma de diente de sierra que sobresalen axialmente hacia el frente, y con su eje orientado horizontalmente. [11] [34] Delante de ella hay una varilla vertical, el borde, con dos placas de metal, las paletas, que se enganchan con los dientes de la rueda de escape en lados opuestos. Las paletas no son paralelas, sino que están orientadas formando un ángulo entre ellas de manera que sólo una atrape los dientes a la vez. Unido al borde en su parte superior hay un oscilador inercial, un volante o, en los primeros relojes, un foliot , una viga horizontal con pesas en cada extremo. Este es el cronometrador del reloj.
Cuando los engranajes del reloj hacen girar la corona (ver animación) , uno de sus dientes se engancha en una paleta, empujándola. [11] Esto gira el borde y el foliot en una dirección, y gira la segunda paleta en la trayectoria de los dientes en el lado opuesto de la rueda, hasta que el diente se desliza fuera del extremo de la paleta, soltándolo. Luego, la rueda de corona gira libremente una distancia corta hasta que un diente en el lado opuesto de la rueda hace contacto con la segunda paleta, empujándola. Esto invierte la dirección de la varilla del borde y el foliot, girando el borde hacia atrás en la otra dirección, hasta que este diente empuja más allá de la segunda paleta. Luego el ciclo se repite. El resultado es cambiar el movimiento giratorio de la rueda a un movimiento oscilante del borde y del foliot. Cada giro del volante permite así que pase un diente de la rueda de escape, haciendo avanzar el tren de ruedas del reloj una cantidad fija, moviendo las manecillas hacia adelante a un ritmo constante. El momento de inercia del foliot o volante controla la velocidad de oscilación, determinando la velocidad del reloj. El diente de la rueda de escape, empujando contra el palet en cada movimiento, proporciona un impulso que reemplaza la energía perdida por el foliot por fricción, manteniéndolo oscilando hacia adelante y hacia atrás.
En un reloj de péndulo de borde (ver imagen) que apareció después de que se inventara el péndulo en 1656, el escape estaba girado 90° para que la varilla de borde estuviera horizontal, mientras que el eje de la rueda de escape era vertical, ubicado debajo de la varilla de borde. En los primeros relojes de péndulo, el péndulo se fijaba al extremo de la varilla en lugar del volante o foliot. En los relojes de péndulo posteriores, el péndulo estaba suspendido mediante un resorte corto y recto de cinta metálica del marco del reloj, y un brazo vertical unido al extremo de la varilla del borde terminaba en una horquilla que abrazaba la varilla del péndulo; esto evitó la fricción de suspender el péndulo directamente de la varilla pivotante. Cada movimiento del péndulo liberaba un diente de la rueda de escape.
La rueda de escape debe tener un número impar de dientes para que funcione el escape. [34] En un número par, dos dientes opuestos entrarán en contacto con las paletas al mismo tiempo, atascando el escape. El ángulo habitual entre las paletas era de 90° a 105°, [11] [34], lo que daba como resultado una oscilación de foliot o péndulo de alrededor de 80° a 100°. Para reducir la oscilación del péndulo y hacerlo más isócrono , los franceses utilizaron ángulos de paleta más grandes, superiores a 115°. [34] Esto redujo la oscilación del péndulo a alrededor de 50° y redujo el retroceso (abajo), pero requirió que el borde estuviera ubicado tan cerca de la rueda de corona que los dientes cayeran sobre las paletas muy cerca del eje, reduciendo el apalancamiento inicial y aumentando la fricción. requiriendo así péndulos más ligeros. [34] [35]
Como era de esperarse por su temprana invención, el borde es el más impreciso de los escapes más utilizados. Sufre estos problemas:
Los escapes de borde se utilizaron en prácticamente todos los relojes durante 400 años. Luego, el aumento de la precisión debido a la introducción del péndulo y la espiral a mediados del siglo XVII centró la atención en el error causado por el escape. En la década de 1820, el borde fue reemplazado por mejores escapes, aunque se siguieron fabricando relojes de borde económicos durante todo el siglo XIX.
En los relojes de bolsillo , además de su imprecisión, la orientación vertical de la corona y la necesidad de un fusible voluminoso hacían que el movimiento de borde fuera anticuado y grueso. Los relojeros franceses adoptaron el escape cilíndrico más delgado , inventado en 1695. En Inglaterra, los relojes de alta gama optaron por el escape dúplex , desarrollado en 1782, pero se siguieron produciendo relojes relativamente económicos hasta mediados del siglo XIX, cuando se hizo cargo el escape de palanca. . [36] [37] Estos últimos relojes de borde fueron llamados coloquialmente "nabos" debido a su construcción voluminosa.
El borde solo se usó brevemente en relojes de péndulo antes de ser reemplazado por el escape de ancla , inventado alrededor de 1660 probablemente por Robert Hooke , y ampliamente utilizado a partir de 1680. [38] El problema con el borde era que requería que el péndulo oscilara hacia adentro un amplio arco de 80° a 100°. Christiaan Huygens en 1674 demostró que un péndulo que oscila en un amplio arco es un cronometrador inexacto, porque su período de oscilación es sensible a pequeños cambios en la fuerza motriz proporcionada por el mecanismo del reloj. [38]
Aunque el borde no es conocido por su precisión, es capaz de hacerlo. Los primeros cronómetros marinos exitosos , H4 y H5 , fabricados por John Harrison en 1759 y 1770, utilizaban escapes de borde con paletas de diamantes. [11] [36] [39] En las pruebas tuvieron una precisión de un quinto de segundo por día. . [40]
Hoy en día, este límite sólo se ve en relojes antiguos o réplicas de antiguos. A muchos relojes de soporte originales se les han deshecho las conversiones del escape de ancla de la época victoriana y se ha restaurado el estilo original del escape de borde. Los relojeros llaman a esto una reconversión marginal .
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )escape de borde.
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