Un reloj mecánico es un reloj que utiliza un mecanismo de relojería para medir el paso del tiempo, a diferencia de los relojes de cuarzo que funcionan utilizando los modos de vibración de un diapasón de cuarzo piezoeléctrico , o los relojes de radio , que son relojes de cuarzo sincronizados con un reloj atómico mediante ondas de radio . Un reloj mecánico es accionado por un resorte real al que se le debe dar cuerda periódicamente, ya sea a mano o mediante un mecanismo de cuerda automática . Su fuerza se transmite a través de una serie de engranajes para impulsar el volante , una rueda ponderada que oscila hacia adelante y hacia atrás a un ritmo constante. Un dispositivo llamado escape libera las ruedas del reloj para que avancen un poco con cada movimiento del volante, moviendo las manecillas del reloj hacia adelante a un ritmo constante. El escape es lo que produce el sonido de "tictac" que se escucha en un reloj mecánico en funcionamiento. Los relojes mecánicos evolucionaron en Europa en el siglo XVII a partir de los relojes de resorte , que aparecieron en el siglo XV.
Los relojes mecánicos generalmente no son tan precisos como los relojes de cuarzo, [1] [2] [3] y eventualmente requieren limpieza, lubricación y calibración periódicas por parte de un relojero capacitado. [3] Desde las décadas de 1970 y 1980, como resultado de la crisis del cuarzo , los relojes de cuarzo se han apoderado de la mayor parte del mercado de relojes, y los relojes mecánicos (especialmente los relojes de fabricación suiza ) ahora se comercializan principalmente como artículos de lujo , comprados por su estética. y valores de lujo, para apreciar su fina artesanía, [2] o como símbolo de estatus . [2]
El mecanismo interno de un reloj, excluyendo la esfera y las manecillas, se llama movimiento . Todos los relojes mecánicos tienen estas cinco partes:
Las funciones adicionales de un reloj además de las funciones básicas de cronometraje se denominan tradicionalmente complicaciones . Los relojes mecánicos pueden tener estas complicaciones:
El reloj mecánico es una tecnología madura y la mayoría de los movimientos de relojes comunes tienen las mismas piezas y funcionan de la misma manera. [9]
El resorte real que impulsa el reloj, una cinta espiral de acero para resortes, está dentro de un cilindro cilíndrico , con el extremo exterior del resorte real unido al cilindro. La fuerza del resorte real hace girar el cañón. El cañón tiene dientes de engranaje alrededor del exterior que hacen girar la rueda central una vez por hora; esta rueda tiene un eje que pasa por el dial. En el lado de la esfera, el piñón del cañón está sujeto con un ajuste de fricción (lo que le permite deslizarse al ajustar las manecillas) y el minutero está sujeto al piñón del cañón. El piñón del cañón impulsa un pequeño engranaje reductor de 12 a 1 llamado trabajo de movimiento que hace girar la rueda de las horas y la manecilla una vez por cada 12 revoluciones del minutero.
Para la misma tasa de oscilación, la duración de la marcha, el tiempo de funcionamiento o la reserva de marcha de un reloj mecánico es principalmente una cuestión de qué tamaño de resorte se utiliza, que es, a su vez, una cuestión de cuánta energía se necesita y cuánto espacio está disponible. Si el movimiento está sucio o desgastado, es posible que la potencia no se transfiera de manera eficiente desde el resorte real al escape. El servicio puede ayudar a restaurar un tiempo de ejecución degradado. La mayoría de los movimientos de relojes mecánicos tienen una duración de funcionamiento de entre 36 y 72 horas. Algunos movimientos de relojes mecánicos pueden funcionar durante una semana. La duración exacta del recorrido de un movimiento mecánico se calcula con la fórmula [10]
donde es el número de dientes del cilindro, es el número de hojas del piñón central, es el número de revoluciones del cilindro y es el número de revoluciones del piñón central: la duración de la carrera.
La rueda central impulsa el piñón de la tercera rueda y la tercera rueda impulsa el piñón de la cuarta rueda. En los relojes con segundero en un dial de segundos subsidiario, generalmente ubicado encima de la posición de las 6 en punto, la cuarta rueda está engranada para girar una vez por minuto y el segundero está conectado directamente al eje de esta rueda.
La cuarta rueda también acciona la rueda de escape del escape de palanca . Los dientes de la rueda de escape se enganchan alternativamente en dos dedos llamados paletas en los brazos de la palanca de paletas , que se balancea hacia adelante y hacia atrás. El otro extremo de la palanca tiene una horquilla que se acopla con un pasador de impulso vertical en el eje del volante . Cada vez que el volante pasa por su posición central, desbloquea la palanca, lo que libera un diente de la rueda de escape, lo que permite que las ruedas del reloj avancen una cantidad fija, moviendo las manecillas hacia adelante. A medida que la rueda de escape gira, su diente empuja la palanca, lo que le da al volante un breve empujón, manteniéndolo oscilando hacia adelante y hacia atrás.
El volante marca la hora del reloj. Consiste en una rueda con peso que gira hacia adelante y hacia atrás, que es devuelta a su posición central por un fino resorte en espiral, el resorte de espiral o "resorte de pelo" . La rueda y el resorte juntos constituyen un oscilador armónico . La masa del volante se combina con la rigidez del resorte para controlar con precisión el período de cada oscilación o "golpe" de la rueda. El período de oscilación T de un volante en segundos, el tiempo requerido para un ciclo completo (dos latidos), es
donde es el momento de inercia de la rueda en kilogramos-metro 2 y es la rigidez ( constante de resorte ) de su espiral en newton-metros por radianes. La mayoría de los volantes de los relojes oscilan a 5, 6, 8 o 10 latidos por segundo. Esto se traduce en 2,5, 3, 4 y 5 Hz respectivamente, o 18.000, 21.600, 28.800 y 36.000 latidos por hora (BPH). En la mayoría de los relojes hay una palanca reguladora en el resorte de espiral que se utiliza para ajustar el ritmo del reloj. Tiene dos pasadores que abrazan la última vuelta del resorte, manteniendo inmóvil la parte detrás de los pasadores, por lo que la posición de los pasadores determina la longitud del resorte. Al mover la palanca del regulador, se deslizan los pasadores del borde hacia arriba o hacia abajo del resorte para controlar su longitud efectiva. Deslizar los pasadores hacia arriba por el resorte, acortar la longitud del resorte, lo hace más rígido, aumentando en la ecuación anterior, disminuyendo el período de la rueda para que oscile hacia adelante y hacia atrás más rápido, lo que hace que el reloj funcione más rápido.
Un conjunto separado de engranajes llamado trabajo sin llave da cuerda al resorte real cuando se gira la corona , y cuando la corona se saca una distancia corta permite girar las manecillas para ajustar el reloj. El vástago unido a la corona tiene un engranaje llamado embrague o rueda de castillo , con dos anillos de dientes que sobresalen axialmente de los extremos. Cuando se empuja el vástago hacia adentro, los dientes externos hacen girar la rueda de trinquete en la parte superior del cilindro del resorte principal, que hace girar el eje al que está unido el extremo interno del resorte principal, enrollando el resorte principal alrededor del eje. Un trinquete o clic con resorte presiona contra los dientes del trinquete, evitando que el resorte real se desenrolle. Cuando se saca el vástago, los dientes internos de la rueda castillo se engranan con un engranaje que hace girar la rueda de minutos. Cuando se gira la corona, el acoplamiento de fricción del piñón del cañón permite girar las manecillas.
Si el segundero es coaxial con el minuto y el horario, es decir, gira en el centro del dial, esta disposición se denomina "segundo central" o "segundo de barrido", porque el segundero recorre la pista de minutos. en el dial.
Inicialmente, los segundos centrales se accionaban desde la tercera rueda, a veces a través de una rueda intermedia, con el engranaje en el exterior de la placa superior. Este método de accionar el segundero se denomina segundero central indirecto. Debido a que el engranaje estaba fuera de las placas, aumentaba el grosor del movimiento, y debido a que la rotación de la tercera rueda tenía que acelerarse para girar el segundero una vez por minuto, el segundero tenía un movimiento de aleteo. [11]
En 1948, Zenith presentó un reloj con un tren de engranajes rediseñado donde la cuarta rueda estaba en el centro del movimiento y, por lo tanto, podía accionar directamente un segundero central. La rueda de los minutos, que hasta entonces se encontraba en el centro del movimiento, se descentró y accionó indirectamente el minutero. Cualquier aleteo debido al engranaje indirecto queda oculto por el movimiento relativamente lento del minutero. Este rediseño trajo todo el engranaje del tren entre las placas y permitió un movimiento más fino. [12]
Los cojinetes de joyas fueron inventados e introducidos en los relojes por Nicolas Fatio (o Facio) de Duillier y Pierre y Jacob Debaufre alrededor de 1702 [13] [14] para reducir la fricción. No se utilizaron mucho hasta mediados del siglo XIX. Hasta el siglo XX se molían a partir de pequeños trozos de gemas naturales. Los relojes solían tener joyas de granate , cuarzo o incluso cristal; Sólo los relojes de primera calidad utilizan zafiro o rubí . [13] En 1902, se inventó un proceso para cultivar cristales de zafiro artificiales, lo que hizo que las joyas fueran mucho más baratas. Las joyas de los relojes modernos son todas de zafiro sintético o (normalmente) rubí, hechos de corindón (Al 2 O 3 ), una de las sustancias más duras que se conocen. La única diferencia entre el zafiro y el rubí es que se han añadido diferentes impurezas para cambiar el color; no hay diferencia en sus propiedades como rodamiento. [15] La ventaja de utilizar joyas es que su superficie ultradura y resbaladiza tiene un menor coeficiente de fricción con el metal. El coeficiente de fricción estático del acero sobre acero es 0,58, mientras que el del zafiro sobre acero es 0,10-0,15. [dieciséis]
Las joyas tienen dos propósitos en un reloj. [17] En primer lugar, la reducción de la fricción puede aumentar la precisión. La fricción en los cojinetes del tren de ruedas y el escape provoca ligeras variaciones en los impulsos aplicados al volante , provocando variaciones en el ritmo del cronometraje. La baja y predecible fricción de las superficies de las joyas reduce estas variaciones. En segundo lugar, pueden aumentar la vida útil de los rodamientos. En los cojinetes sin joyas, los pivotes de las ruedas del reloj giran en orificios en las placas que sostienen el movimiento. La fuerza lateral aplicada por el engranaje impulsor provoca más presión y fricción en un lado del agujero. En algunas de las ruedas, el eje giratorio puede desgastar el orificio hasta darle forma ovalada, lo que eventualmente provoca que el engranaje se atasque y detenga el reloj.
En el escape se utilizan joyas para las piezas que funcionan por fricción deslizante: [17]
En los rodamientos se utilizan dos tipos diferentes:
El número de joyas utilizadas en los movimientos de los relojes aumentó en los últimos 150 años a medida que las joyas se abarataban y los relojes se hacían más precisos. Los únicos cojinetes que realmente necesitan ser adornados con joyas en un reloj son los del tren de marcha , el tren de engranajes que transmite la fuerza desde el cilindro del resorte real al volante , ya que son los únicos que reciben constantemente la fuerza del resorte real. [21] Las ruedas que hacen girar las manecillas (el trabajo de movimiento ) y las ruedas del calendario no están bajo carga, mientras que las que dan cuerda al resorte real (el trabajo sin llave ) se usan muy raramente, por lo que no se desgastan significativamente. La fricción tiene el mayor efecto en las ruedas que se mueven más rápido, por lo que son las que más se benefician de las joyas. Así, el primer mecanismo adornado con joyas en los relojes fueron los pivotes del volante, seguidos por el escape . A medida que se añadieron más cojinetes con joyas, se aplicaron a ruedas que se movían más lentamente y las joyas avanzaron por el tren en marcha hacia el cañón. Un reloj de 17 joyas tiene todos los rodamientos, desde el volante hasta los rodamientos de pivote de la rueda central, adornados con joyas, por lo que se consideraba un reloj "completamente enjoyado". [18] En los relojes de calidad, para minimizar el error de posición, se agregaron piedras angulares a la palanca y a los cojinetes de la rueda de escape, formando 21 joyas. Incluso el eje del cilindro del resorte principal a veces estaba adornado con joyas, lo que hacía un total de 23. Cuando se introdujeron los relojes de cuerda automática en la década de 1950, varias ruedas del mecanismo de cuerda automática estaban adornadas con joyas, lo que aumentó la cuenta a 25-27.
Es dudoso que añadir joyas además de las enumeradas anteriormente sea realmente útil en un reloj. [22] No aumenta la precisión, ya que las únicas ruedas que tienen efecto sobre el volante, las del tren en marcha , ya están adornadas con joyas. Los cronómetros marinos , los relojes portátiles más precisos, suelen tener sólo 7 joyas. Tampoco aumentar la vida útil del movimiento mediante joyas en cojinetes de rueda adicionales; Como se mencionó anteriormente, la mayoría de las otras ruedas no se desgastan lo suficiente como para necesitarlas.
Sin embargo, a principios del siglo XX los movimientos de los relojes se habían estandarizado hasta el punto de que había poca diferencia entre sus mecanismos, además de la calidad de la mano de obra. Así que los fabricantes de relojes hicieron del número de joyas, una de las pocas métricas que diferencian la calidad de los relojes, un punto publicitario importante, incluyéndolo de manera destacada en la esfera del reloj. Los consumidores, sin mucho más que hacer, aprendieron a equiparar más joyas con más calidad en un reloj. Aunque inicialmente esto era una buena medida de calidad, dio a los fabricantes un incentivo para aumentar el número de joyas.
Alrededor de la década de 1960, esta "manía por las joyas" alcanzó nuevas alturas y los fabricantes fabricaban relojes con 41, 53, 75 o incluso 100 joyas. [21] [22] La mayoría de estas joyas adicionales no eran funcionales en absoluto; nunca entraron en contacto con piezas móviles y se incluyeron solo para aumentar el número de joyas. Por ejemplo, el reloj Waltham de 100 joyas constaba de un movimiento ordinario de 17 joyas, con 83 pequeñas piezas de rubí montadas alrededor del rotor de cuerda automática. [23]
En 1974, la Organización Internacional de Normalización (ISO), en colaboración con la organización suiza de normas de la industria relojera Normes de l'Industrie Horlogère Suisse (NIHS), publicó una norma, ISO 1112, que prohibía a los fabricantes incluir este tipo de joyas no funcionales en el recuento de joyas. literatura publicitaria y de ventas. Esto detuvo el uso de joyas totalmente no funcionales. Sin embargo, algunos expertos dicen que los fabricantes han seguido inflando el número de joyas de sus relojes mediante el uso de "upjeweling"; agregar cojinetes con joyas funcionales a ruedas que realmente no los necesitan, aprovechando las lagunas en la norma ISO 1112. [22] Los ejemplos dados incluyen agregar piedras de remate a los cojinetes de la tercera y cuarta rueda, cojinetes de rueda diminutos con joyas y trinquetes de cuerda automática . Podría decirse que ninguna de estas adiciones aumenta la precisión o la longevidad del reloj.
Algunos relojes mecánicos finos tendrán una función de hora mundial , que es un bisel de ciudad y un bisel de hora que girará según la zona horaria relativa de la ciudad.
Generalmente hay 27 ciudades (correspondientes a 24 zonas horarias principales) en el bisel de ciudades, comenzando con GMT/UTC :
Londres
Ámsterdam
Berlina.svg/1280px-Flag_of_Belgium_(civil).svg.png){kind=small}
Bruselas
París
El Cairo
Moscú
Abu Dabi / Dubái
Karachi
Daca
Bangkok
Taipéi /
Beijing /
Hong Kong
Seúl /
Tokio.svg/1280px-Flag_of_Australia_(converted).svg.png){kind=small}
Sídney / Melbourne Numea
auckland
Samoa
Honolulú Anclaje Los Angeles /.svg/1280px-Flag_of_Canada_(Pantone).svg.png){kind=small}
vancouver Denver chicago Nueva York / toronto
caracas / Puerto Rico
Buenos Aires Georgia del sur y las islas Sandwich del sur
AzoresPeter Henlein ha sido descrito a menudo como el inventor del primer reloj de bolsillo , el "huevo de Nuremberg", en 1510, pero esta afirmación parece ser una invención del siglo XIX y no aparece en fuentes más antiguas. [24]
Hasta la revolución del cuarzo de los años 70, todos los relojes eran mecánicos. Las primeras vigilias eran terriblemente imprecisas; uno bueno podría variar hasta 15 minutos en un día. La precisión moderna (unos pocos segundos por día) no fue alcanzada por ningún reloj hasta 1760, cuando John Harrison creó sus cronómetros marinos . La industrialización del proceso de fabricación de movimientos por parte de Waltham Watch Company en 1854 hizo posible una precisión adicional; la empresa ganó una medalla de oro en la Exposición del Centenario de Filadelfia de 1876 por su calidad de fabricación. [25]
Los relojes mecánicos funcionan con un resorte real . Los relojes mecánicos modernos requieren del orden de 1 microvatio de potencia en promedio [26] Debido a que el resorte principal proporciona una fuente de energía desigual (su torque disminuye constantemente a medida que el resorte se desenrolla), los relojes desde principios del siglo XVI hasta principios del siglo XIX presentaban una Fusible accionado por cadena que servía para regular la salida de par del resorte real durante todo su enrollamiento. Desafortunadamente, los fusibles eran muy frágiles, muy fáciles de romper y eran la fuente de muchos problemas, especialmente la inexactitud en el cronometraje cuando la cadena de los fusibles se aflojaba o perdía su velocidad debido a la falta de mantenimiento. [27]
A medida que se crearon nuevos tipos de escapes que servían para aislar mejor el reloj de su fuente de tiempo, el resorte de la espiral , los relojes podían construirse sin fusible y seguir siendo precisos. [28]
En el siglo XVIII, el escape de borde original , que requería un fusible, fue reemplazado gradualmente en los mejores relojes franceses por el escape cilíndrico y en los relojes británicos por el escape dúplex . En el siglo XIX, ambos fueron reemplazados por el escape de palanca , que desde entonces se utiliza casi exclusivamente. [29] Una versión más barata de la palanca, el escape de palanca de pasador , patentado en 1867 por Georges Frederic Roskopf, se utilizó en relojes económicos hasta la década de 1970.
A medida que los relojes mecánicos de cuerda manual se volvieron menos populares y menos favorecidos en la década de 1970, los diseñadores y los industriales de relojes lanzaron el reloj automático . Mientras que a un reloj de cuerda mecánica se le debe dar cuerda con el colgante o con un mecanismo de palanca, a un reloj automático no es necesario darle cuerda con el colgante; simplemente girando el reloj se le da cuerda automáticamente. El interior de un reloj automático alberga una "placa" giratoria de metal o latón que gira sobre su eje cuando el reloj se agita horizontalmente. [30]
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