Como ya anticipé en artículos anteriores, la parte más importante de un reloj mecánico es la compuesta por el escape y el órgano regulador que es el conjunto volante-espiral.
Antes de entrar en la exposición del funcionamiento del escape, es necesario definir dos términos de vital importancia para la comprensión de estos sistemas. Se trata de las oscilaciones y las alternancias.
Dado que el escape más utilizado en la actualidad es el de áncora suizo, lo utilizaré como base de apoyo tanto para la definición de los dos términos como para exponer el principio de funcionamiento de un mecanismo de este tipo.
Empecemos pues con una breve descripción del órgano de regulación que, como ya comentamos, está formado por el volante y la espiral.
Si disponemos de un reloj mecánico con el fondo visto (los que tienen la base de la caja en cristal de zafiro), localizaremos rápidamente el volante como la rueda ubicada en la parte exterior del mecanismo que realiza un movimiento de rotación a gran velocidad. En realidad la vista nos está engañando puesto que debido a esta elevada velocidad con la que se suceden los hechos, no somos capaces de detectar que se trata de un movimiento de oscilación. El volante está girando rápidamente en una dirección, invierte su curso, y gira rápidamente en la dirección opuesta. Este proceso es posible gracias a las propiedades elásticas de la espiral.
Cuando el áncora del escape proporciona un impulso al volante, éste gira realizando un movimiento de rotación sobre su eje central describiendo un arco. Alcanzado el extremo de este arco, la espiral se ha enrollado y consigue su estado de máxima tensión. En este momento la espiral inicia el proceso por el cual se destensa intentando recuperar su posición inicial o de reposo, y provocando que el volante gire en la dirección contraria a la anterior. Al conjunto de este movimiento se le conoce como oscilación libre del volante y es el responsable de la precisión del reloj, puesto que cada vez que el volante recibe un impulso, describe un arco uniforme invirtiendo siempre el mismo intervalo de tiempo en alcanzar su punto extremo y volver a su posición inicial.
Este movimiento de ida y vuelta del volante se denomina oscilación. De este proceso y de la duración de estas oscilaciones depende la precisión del movimiento.
Hablemos de estas oscilaciones y definamos algunos términos necesarios para continuar con la exposición.
Se define la frecuencia como el número de oscilaciones por segundo y se mide en Herzios (Hz)
Cada oscilación está compuesta por dos semi-oscilaciones, vibraciones o alternancias. El termino alternancia es el utilizado para describir el calibre de un reloj expresado en alternancias por hora.
Los calibres más usuales son los siguientes:
- 18.000 alternancias/hora (5 semi-oscilaciones/segundo = 2,5 oscilaciones/segundo = 2,5 Hz)
- 21.600 alternancias/hora (6 semi-oscilaciones/segundo = 3 oscilaciones/segundo = 3 Hz)
- 28.800 alternancias/hora (8 semi-oscilaciones/segundo = 4 oscilaciones/segundo = 4 Hz)
- 36.000 alternancias/hora (10 semi-oscilaciones/segundo = 5 oscilaciones/segundo = 5 Hz)
Tomemos, por ejemplo, un calibre de 28.800 alternancias/hora. Si dividimos este valor entre los 3.600 segundos que tiene una hora obtenemos 8 alternancias/segundo, y como que dos alternancias forman una oscilación obtenemos 4 oscilaciones/segundo, o lo que es lo mismo, una frecuencia de 4 Hz.
Vamos ahora a trasladar estos números al funcionamiento expuesto del conjunto volante – espiral. Que el volante tenga una frecuencia de 4 oscilaciones por segundo quiere decir que realiza el movimiento completo de ida y vuelta (recorrido A – B – C – B – A en la figura) 4 veces en cada intervalo de un segundo, o lo que es lo mismo, realiza 8 movimientos de rotación (8 semigiros como consecuencia del impulso proporcionado por el áncora gracias a la energía transmitida a través del tren de engranaje y proporcionada por el muelle en los que se tensa la espiral – en la figura recorrido BC en sentido antihorario y recorrido BA en sentido horario – , y 8 semigiros realizados gracias a la energía proporcionada por la espiral al desenrollarse – en la figura recorrido AB en sentido antihorario y recorrido CB en sentido horario). Estos 8 movimientos de rotación son los que originarán 8 desplazamientos de la aguja de los segundos por cada segundo de tiempo transcurrido. Es decir, aunque a simple vista pueda parecer que la aguja indicadora de los segundos se mueve de manera continua, en realidad lo está haciendo 8 veces entre las indicaciones de dos segundos consecutivos en el dial.
Aun a riesgo de resultar reiterativo, resumo el movimiento descrito en sus diferentes pasos tomando como referencia la figura:
Primera alternancia de la oscilación (la que va de A a C, pasando por B, en sentido antihorario):
- Arco A-B recorrido gracias a la energía proporcionada por la espiral al desenrollarse.
- Arco B-C recorrido gracias al impulso proporcionado al volante por el áncora en el punto B.
Segunda alternancia de la oscilación (la que va de C a A, pasando por B, en sentido horario:
- Arco C-B recorrido gracias a la energía proporcionada por la espiral al desenrollarse.
- Arco B-A recorrido gracias al impulso proporcionado al volante por el áncora en el punto B.
Como habréis podido comprobar, en este artículo empiezan a complicarse las cosas. De todos modos creo que si avanzamos paso a paso es posible exponer el tema de una manera razonablemente clara. Aunque personalmente esperaría a leer las próximas entradas puesto que aclararán estos temas, no olvidéis que estamos abiertos a las preguntas que deseéis formular.
En el próximo artículo estableceremos un modelo de movimiento de este sistema y, posteriormente, nos dedicaremos al movimiento real del escape y el órgano regulador.
Como que la complicación de los conceptos en las entradas va en aumento y para los que sigáis esta sección, en mi opinión, es oportuno a partir de ahora, espaciarlas en cuatro días. De este modo y a partir de ahora, el intervalo entre artículos será de cuatro días en lugar de uno.
