La fundición de campanas es la fundición y afinación de grandes campanas de bronce en una fundición para su uso en iglesias , torres de reloj y edificios públicos, ya sea para indicar la hora o un evento, o como carillón musical o timbre . Las campanas grandes se fabrican fundiendo metal en moldes diseñados para los tonos musicales previstos . Luego se realiza un ajuste más fino usando un torno para raspar el metal de la campana y producir un tono distintivo al hacer sonar los armónicos musicales correctos .
La fundación de campanas en el este de Asia data aproximadamente del año 2000 a. C. [1] y en Europa del siglo IV o V d.C. En Gran Bretaña, las excavaciones arqueológicas han revelado rastros de hornos , lo que demuestra que las campanas a menudo se fundían in situ en fosos de una iglesia o sus terrenos. Las fundiciones centralizadas se volvieron comunes cuando los ferrocarriles permitieron el fácil transporte de campanas, lo que llevó al dominio de fundadores como Whitechapel Bell Foundry y John Taylor & Co de Loughborough.
En otras partes del mundo todavía hay fundiciones activas, algunas que utilizan métodos tradicionales y otras que utilizan las últimas técnicas de fundición. Las fundiciones modernas producen campanas afinadas armónicamente utilizando principios establecidos a finales del siglo XIX; Algunos de ellos también son muy decorativos.
La fabricación de campanas ha sido importante a lo largo de la historia de las civilizaciones antiguas. Las campanas orientales, conocidas por su enorme tamaño, fueron algunas de las primeras campanas, fabricadas muchos siglos antes de la Edad del Hierro europea . Las primeras campanas estaban hechas de cerámica y más tarde se convirtieron en campanas de metal fundidas. [2] Aparece evidencia arqueológica de la fundación de campanas en la China neolítica.
Las primeras campanas de metal, una encontrada en el sitio de Taosi y cuatro en el sitio de Erlitou , datan de aproximadamente 2000 a. C. [1] En el siglo XIII a. C., se fundían en China campanas que pesaban más de 150 kilogramos (330 libras). Después del año 1000 d.C., el hierro se convirtió en el metal más utilizado para las campanas en lugar del bronce. La campana de hierro más antigua fue fabricada en 1079 y se encontró en la provincia de Hubei . [3]
Las campanas portátiles llegaron a Gran Bretaña con la expansión del cristianismo celta , y la mayoría de las que aún quedan comparten una asociación con Escocia, Gales e Irlanda. [4] La fundación de campanas en Gran Bretaña se debió al monaquismo que proporcionó demanda y experiencia en el período medieval temprano . [4] [5] Beda menciona las grandes campanas en Inglaterra ya en el año 670 d.C. y en el siglo VII u VIII el uso de campanas se había incorporado a los servicios religiosos. Casi 200 años después, en el siglo X, se tiene la primera constancia de un repique completo de campanas . [4] Las cronologías del abad Ingulf sugieren que Thurcytel , el primer abad de Crowland , regaló a la abadía una campana llamada Guthlac, después de lo cual su sucesor, Egelric el Viejo, fundió seis campanas adicionales: dos grandes, dos de tamaño mediano y dos pequeños, para completar un repique de siete. [4] En el mismo período otros eclesiásticos participaron en la fundación de campanas. San Dunstan , "El Jefe de los Monjes", era un experto trabajador en metales y conocido lanzador de campanas. Se fundieron dos campanas bajo su dirección en Abingdon, que también sostenían otras dos fundidas por St. Ethelwold . [6] Los métodos de moldeado mediante fundición a la cera perdida fueron descritos por el monje benedictino del siglo XIII Walter de Odyngton de la abadía de Evesham. [4]
Más tarde siguió la fundación de campanas como actividad comercial. Los artesanos independientes establecieron fundiciones permanentes en ciudades como Londres, Gloucester, Salisbury, Bury St Edmunds, Norwich y Colchester. [5] Aunque estos atrajeron el comercio del campo circundante, los fundadores medievales no se limitaron a la fabricación de campanas como su única fuente de sustento. En cambio, a menudo lo combinaban con oficios relacionados, como artículos de metal, fabricación de utensilios y fabricación de armas. [7] Algunos fundadores eran itinerantes, viajaban de iglesia en iglesia para fundir campanas en el lugar.
Estas primeras campanas tenían un tono pobre, debido tanto a su composición variable de aleación como a la falta de comprensión para producir la forma correcta para un tono armónico; pero con el tiempo la forma de campana mejoró. Los ángulos de la corona y el arco sonoro se aplanaron gradualmente y la cintura se hizo más corta, ensanchando más hacia la boca. Aunque los métodos de afinación eran todavía inciertos y empíricos, en importantes iglesias parroquiales y monasterios se instalaron juegos de campanas en escalas diatónicas. [7]
Las excavaciones arqueológicas en cementerios de Gran Bretaña han revelado hornos , lo que sugiere que las campanas a menudo se fundían in situ en fosos excavados en los terrenos de la construcción. [8] El Gran Tom de la Catedral de Lincoln se fundió en el patio de la Catedral en 1610, y la gran campana de Canterbury en el patio de la Catedral en 1762. [8] Cuando se completó el vaciado, se construyó una torre sobre el pozo de fundición, y el campana levantada directamente hacia la torre. [9] En algunos casos, como en Kirkby Malzeard y Haddenham, las campanas en realidad fueron fundidas en la iglesia. [8]
François Hemony (c. 1609-1667) y su hermano Pieter, Pierre o Peter Hemony (1619-1680) fueron los mayores fundadores de campanas de carillón en la historia de los Países Bajos . Desarrollaron el carillón, en colaboración con Jacob van Eyck, hasta convertirlo en un instrumento musical de pleno derecho al fundir el primer carillón afinado en 1644. Los hermanos Hemony están considerados como los primeros fundadores de campanas occidentales modernos que utilizaron un enfoque científico para fundir la forma óptima y afinar las campanas según los principios armónicos.
Las campanas con la intención de producir un sonido funcional generalmente se fabrican fundiendo metal de campana, una aleación de bronce . A lo largo de la historia ha existido mucha experimentación con la composición; las campanas de Enrique II tenían casi el doble de cobre que estaño , mientras que mucho antes las campanas de bronce asirias tenían diez veces más cobre que estaño. [10] Sin embargo, la mejor composición reconocida para el metal de campana es una proporción de aproximadamente 80 por ciento de cobre y 20 por ciento de estaño. [11] El metal de campana de estas proporciones se ha utilizado durante más de 3.000 años y es conocido por su resonancia y "sonido atractivo". [12] El estaño y el cobre son metales relativamente blandos que se deformarán al golpearlos. Mediante la aleación se crea un metal más duro y rígido, pero también con más elasticidad que el uso de uno solo. [12] Esto permite una mejor resonancia y hace que la campana "vibre como un resorte cuando se golpea", una cualidad necesaria ya que el badajo puede golpear a velocidades de hasta 600 millas por hora [ dudoso ] .
Las fuerzas que mantienen unidos el estaño y el cobre provocan vibraciones en lugar de grietas cuando se golpea la campana, lo que crea un tono resonante. [12] Esta combinación de metales también da como resultado un material resistente y duradero que es resistente a la oxidación y está sujeto solo a una erosión superficial inicial . Verdigris forma una pátina protectora en la superficie de la campana que la recubre contra una mayor oxidación. [9] El bronce más duro y resistente contiene grandes cantidades de estaño y poco plomo, aunque una aleación con más del 25 por ciento de estaño tendrá un punto de fusión bajo y se volverá quebradiza y susceptible a agrietarse. [9] [13]
Este bajo punto de fusión resultó ser el enemigo del tercer intento de Rusia de fundir la Campana del Zar entre 1733 y 1735. [9] La campana nunca sonó y una enorme losa se rompió (11,5 toneladas) durante un incendio en el Kremlin en 1737. antes de que pudiera sacarse de su pozo de fundición. La madera ardiendo cayó en el pozo de fundición, y la decisión fue dejarla arder y correr el riesgo de derretir la campana o echar agua sobre ella y arriesgarse a que se agrietara por enfriarla demasiado rápido. Se optó por este último riesgo y, como se temía, debido a una refrigeración desigual, la campana resultó dañada. [14] La campana actual a veces se conoce como Kolokol III (Campana III), porque es la tercera refundición; Se fundieron los restos de la vieja campana y se reutilizó el metal para fundir la nueva campana. Esta práctica era bastante común, ya que los materiales metálicos eran muy costosos. [13] [15] El metal de las campanas se consideraba tan valioso que las primeras monedas de bronce para Inglaterra se fabricaron en Francia con campanas viejas fundidas. [dieciséis]
Otros materiales utilizados ocasionalmente para la fundición de campanas son el latón o el hierro . Se probó el acero durante el ajetreado período de construcción de iglesias de Inglaterra a mediados del XIX, por su economía respecto al bronce, pero se descubrió que no era duradero y la fabricación cesó en la década de 1870. [17] También se han hecho de vidrio, pero aunque las campanas de este tipo producían un tono exitoso, esta sustancia al ser muy quebradiza no podía soportar el uso continuado del badajo. [dieciséis]
Según la tradición popular, el metal de la campana contenía oro y plata , como componentes de la aleación, ya que está registrado que personas ricas y devotas arrojaban monedas al horno cuando se fundían las campanas en el cementerio. Se creía que esta práctica mejoraba el tono de la campana. Sin embargo, esto probablemente sea erróneo, ya que no existen análisis auténticos del metal de las campanas, antiguos o modernos, que demuestren que alguna vez se haya utilizado oro o plata como componente de la aleación. Si se usa en gran medida, la adición dañaría el tono y no lo mejoraría. [16] [18] Es probable que pequeñas cantidades de otros metales que se encuentran en el metal de la campana vieja sean impurezas en los metales utilizados para formar la aleación. [dieciséis]
Las campanas decorativas pueden estar hechas de materiales como cuerno, madera y arcilla. [13]
El principio de fundición de campanas sigue siendo esencialmente el mismo desde el siglo XII. Las campanas se funden boca abajo, en un molde de dos partes que consta del núcleo y un manto o capa que se coloca sobre él. Estos se producen con perfiles precisos para que exista un espacio de aire entre ellos que se llena con el metal fundido. [19] [13]
En primer lugar, el perfil de la campana se calcula según las especificaciones exactas para garantizar que se pueda afinar correctamente. Se utilizan dos plantillas de madera llamadas "tablas de chorreo" para dar forma a la arcilla de moldeo. Uno coincide con las dimensiones de la campana exterior (llamada caja o capa); el otro coincide con el de la campana interior (llamado núcleo). [13] Generalmente estos tableros son perfiles stock que se han desarrollado, empíricamente y mediante cálculo, para cada tamaño de campana.
Se construye un modelo exacto de la cara interior de la campana sobre una placa base utilizando materiales porosos como coque , piedra o ladrillo . Luego se cubre primero con arena o marga (a veces mezclada con paja y estiércol de caballo) y arcilla para formar un perfil suave. A este se le da un perfil mediante el tablero rayado interior. También se le conoce como “falsa campana” y luego se seca con calor suave en un horno. La falsa campana se cubre luego con cera fundida y figuras e inscripciones , también de cera, aplicadas encima a mano. La falsa campana se pinta con tres capas de arcilla ignífuga y luego se cubre con una cubierta de acero . El espacio vacío entre la falsa campana y el manto se rellena con cemento y se deja endurecer antes de levantar el manto. La campana falsa se quita del núcleo interior para dejar la cera y el cemento. Los restos sobrantes de la falsa campana se eliminan con un soplete. Luego se coloca el molde sobre fuego de coque para derretir la cera restante y evaporar el agua acumulada. [13]
En lugar de utilizar una capa de acero y cemento, los moldes interior y exterior también se pueden fabricar completamente con arcilla. En ese caso, los moldes generalmente se construyen al revés: primero el molde interior sobre un núcleo de coque, piedra o ladrillo, luego la campana falsa que incluye decoraciones de cera como se muestra arriba, y finalmente el molde exterior con un anillo de hierro y fibra añadidos ( ej. cáñamo) refuerzos. En esta etapa se introduce la grapa de acero , de la que colgará la badaja. Se utilizan agentes separadores para evitar que la falsa campana se pegue demasiado a ambos moldes. Finalmente, después de levantar el molde exterior, se puede destruir la falsa campana y bajar el molde exterior al molde interior, listo para la fundición. [20] [21] [13]
El molde de campana exterior en la capa o manto se baja sobre el molde interior y se sujetan entre sí, dejando un espacio entre ellos, que el metal fundido llenará. A veces, el molde completo se encuentra en un foso de fundición que lo estabiliza y permite un enfriamiento más lento, o en la superficie al aire libre, según las tradiciones de la fundición. [22]
Las materias primas de cobre y estaño se funden en un horno hasta que se vuelven líquidas a una temperatura de aproximadamente 1100 °C (2010 °F). A menudo se agregan restos de bronce de campanas viejas, especialmente si la campana que se está fundiendo reemplaza a una campana existente, que de hecho se está reciclando.
El metal líquido se desnata para eliminar las impurezas y luego se vierte en el molde, utilizando una cuchara basculante suspendida de una grúa o un sistema de canales de ladrillo construidos en el foso de fundición, que permite que el metal fluya directamente desde el horno al horno. moldes individuales. [20] A medida que el metal ingresa al molde, los orificios en la parte superior del manto aseguran que los gases puedan escapar; de lo contrario, existiría el riesgo de que la campana fuera porosa y susceptible a agrietarse. [13] También se puede desarrollar porosidad si el molde está húmedo, no está a la temperatura adecuada, o si el metal cuando se vierte no está lo suficientemente caliente. Se deja que la pieza fundida se enfríe durante varios días y las campanas grandes pueden tardar más de una semana en enfriarse. Las campanas pequeñas, las que pesen menos de 230 kg (500 libras), se pueden sacar de los moldes al día siguiente. [23]
Una vez que la campana y el equipo se han enfriado, el molde, que contiene la campana recién fundida, se eleva del foso mediante los muñones salientes de la caja de la campana. Se suelta la placa del núcleo y se rompe el núcleo. Luego se extrae con cuidado la campana del estuche. En esta etapa, se retira con un cepillo cualquier resto de marga adherida a la campana y se recorta la rebaba (exceso de metal) que puede haberse formado debajo del borde de la campana, debido a la contracción del molde en presencia de metal caliente. Esto completa el proceso de fundición. [24]
Las campanas están fundidas con perfiles definidos que se perfeccionaron a principios del siglo XX para garantizar que se puedan afinar armónicamente quitando pequeñas cantidades de metal para ajustar sus armónicos. Para un carillón o un repique inglés de campanas de círculo completo, la nota de golpe de cada campana debe concordar con la escala diatónica de las demás, y para producir eso, los armónicos de cada campana deben estar afinados para armonizar con su nota de golpe. Como la nota de golpe de una campana se ve ligeramente afectada por sus armónicos, este puede ser un proceso iterativo. Se realiza una evaluación inicial para llegar a un paso promedio para la escala, ya que esto depende de las tolerancias de fundición. Debido a este compromiso, las campanas grandes no siempre están afinadas en el tono de un concierto .
A lo largo de los siglos se dedicaron muchos experimentos y pruebas para determinar la forma exacta que daría como resultado el mejor tono. En los primeros días de la fundición de campanas, las campanas se perfilaban utilizando métodos empíricos y se quitaba el interior de la campana o el borde del labio para ajustar la afinación después de fundirlas. [25] Con la invención de la maquinaria moderna para trabajar metales, esto se hizo con mayor precisión utilizando un torno de afinación vertical, que podía eliminar el metal en cualquier posición hasta la cintura de la campana, permitiendo así la afinación de diferentes armónicos y la introducción confiable de la afinación armónica. en el proceso de fabricación.
El metal sólo se puede quitar durante el proceso de afinación; no se puede agregar. Por lo tanto, una campana se fabrica con un perfil ligeramente más grueso que el necesario para la afinación armónica. Para afinar la campana, se coloca en un torno de afinación vertical y se retira el metal con una herramienta de corte a medida que gira. El afinador de campanas debe ser muy hábil y utilizar previamente diapasones para establecer la afinación; Esto ahora se hace electrónicamente, pero todavía requiere una gran habilidad manual en el uso de la herramienta de corte. Sólo de esta manera se pueden afinar armónicamente las campanas.
Los armónicos más fuertes de la campana están afinados para estar en intervalos de octava por debajo de la nota nominal, pero también es necesario poner otras notas en su relación adecuada. [26] En general, cuanto más pequeña es la campana, más alto es el tono , variando la frecuencia de la nota de una campana con el cuadrado de su espesor e inversamente con su diámetro. [16] El grosor de una campana de iglesia en su parte más gruesa (el "arco sonoro") suele ser una decimotercera parte de su diámetro. [9]
Si la campana se monta como fundición, sin ninguna afinación, se llama "campana de doncella". Las campanas rusas se tratan de esta manera y se funden con un tono determinado. [9]
El material preferido para el badajo de campana era el hierro forjado , pero como ya no se puede conseguir, ahora se utilizan badajos de madera o de hierro fundido. [27] [28] El badajo o lengua se fabrica mediante un proceso similar al de la campana. Se pone especial cuidado en lanzar el badajo con el peso adecuado, ya que un badajo que sea demasiado liviano no resaltará los verdaderos tonos de la campana y un badajo pesado podría hacer que la campana se rompa. [13] Se perforan agujeros en la parte superior de la campana y el badajo se fija al interior de la campana mediante un eslabón de metal o una correa de cuero. Finalmente se instala la campana en la torre. [9]
China parece haber producido las primeras campanas del mundo... las primeras campanas de metal pueden haberse derivado de prototipos de cerámica, que parecen remontarse a la última etapa de la cultura Yang-Shao (principios del tercer milenio a. C.)
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