No es ningún secreto que, en cuanto a precisión, los relojes mecánicos no pueden igualar a aquellos controlados al cuarzo. Sin embargo, esto no impide la admiración por los mecanismos técnicamente complejos y el refinamiento de los componentes.
Muchas manufacturas se han fijado la tarea de desarrollar relojes mecánicos que sean lo más precisos posible con el fin de mostrar que poseen grandes conocimientos en el mundo relojero. Para lograr este objetivo, ofrecen una serie de complicaciones. Algunas son muy populares entre la mayoría de seguidores del mundo relojero, otras son verdaderas rarezas incluso en la alta relojería, donde se podrían incluir dichos mecanismos de fuerza constante.
Una rareza entre las complicaciones
No existe una opinión clara sobre si los mecanismos de fuerza constante son o no complicaciones. Es verdad que en general no añaden una función adicional al reloj, aunque no es menos cierto que esto mismo también ocurre con el tourbillon. Lo que es seguro, sin embargo, es que son un producto de nicho junto con el tourbillon y otras complicaciones mayores. Por razones comprensibles, no encontrará por el precio de los tourbillons más asequibles ningún reloj de pulsera nuevo con un mecanismo de fuerza constante. Además, la funcionalidad de los mecanismos de fuerza constante no es algo trivial. Esto, por tanto, hace que sobre todo los pequeños pero selectos fabricantes confíen en esta complicación y que, en consecuencia, los coleccionistas la sepan apreciar. Tratemos de acercarnos un poco más a esta insólita complicación.
¿Por qué fuerza constante?
Nuestros relojes de pulsera funcionan con un muelle real. El aumento de la resistencia al dar cuerda a un reloj de cuerda manual muestra que el muelle real no siempre puede suministrar la misma fuerza al movimiento. Así pues, cuando la carga es total, la fuerza es máxima, en cambio poco antes de que el reloj se detenga, la fuerza es mínima. Esto también significa que la fuerza que llega a la rueda de escape a través del tren de engranaje, y que finalmente da un impulso al volante a cada alternancia a través del áncora, tampoco es constante.
Esto «afecta» al volante de tal manera que su frecuencia varía dependiendo del ángulo de desviación del volante (y por lo tanto de la fuerza motriz usada). La consecuencia es que el reloj funciona a diferentes velocidades dependiendo de la cantidad de cuerda que se haya dado. ¿Cómo se puede obtener un nivel fiable de precisión en un reloj? Muy simple: los fabricantes suelen establecer el nivel de precisión de un reloj en el máximo nivel de cuerda. No obstante, técnicamente, conforme el nivel de carga cambia, también lo hace la precisión del reloj, a menos, claro, que sea un reloj de fuerza constante perfectamente implementado.
Un concepto relevante para el tema que estamos tratando es el isocronismo. Un reloj, o su escape, se considera isócrono cuando la frecuencia es independiente de la amplitud del volante.. El erudito holandés Christiaan Hyugens ya descubrió a mediados del siglo XVII dicha relación entre volante y espiral. No obstante, la teoría matemática y la realidad distan de ser exactamente iguales: la fricción, la temperatura, la presión atmosférica, los choques, el magnetismo y otros factores afectan a nuestros relojes de tal manera que imposibilitan la capacidad de ser isócronos.
Es fácil, por tanto, entender por qué es deseable una fuerza (del muelle real) constante en un reloj. Si no es posible hacer que la frecuencia del volante sea independiente de la fuerza motriz, ¡convertir la fuerza en constante parece la opción más inteligente!
Antes de sumergirnos en las extraordinarias soluciones de marcas como A. Lange & Söhne, Romain Gauthier, Grönefeld, Oscillon y otros fabricantes, veamos las técnicas empleadas por los fabricantes históricos.
Fuerza constante en la relojería histórica
Antes de que el espiral adquiriera un uso habitual, el regulador conocido como foliot era el más usado. Este consistía en una barra con dos pesos deslizantes en cada uno de sus extremos. Debido a la ausencia de un espiral, los relojes de bolsillo que utilizaban este regulador eran muy sensibles a las fluctuaciones de fuerza. Sin un mecanismo de fuerza constante eran prácticamente inutilizables.
La solución más común en aquel entonces fue un sistema de accionamiento mediante cadena y caracol.. Es decir, un sistema donde la diminuta cadena se enrolla al barrilete cilíndrico (el caracol). A medida que la marcha del reloj avanza, la cadena se desenrolla lentamente de nuevo. La forma cónica asegura que la distancia al eje de rotación, y por lo tanto a su palanca, aumente continuamente. Así pues, cuando la cuerda está totalmente enrollada y en el nivel máximo de carga, la fuerza es mayor y la palanca, pequeña. Por el contrario, cuando la cuerda está desenrollada y la carga del reloj en sus mínimos, la fuerza es menor y la palanca, grande. Gracias al cuidadoso diseño del caracol, es posible garantizar una fuerza de accionamiento constante durante todo el periodo de funcionamiento del reloj.
Variante 1: cadena y caracol en relojes de pulsera
La acomodación de la cadena y el caracol en un reloj de bolsillo de filigrana no es una tarea fácil. Reducir dicha cadena para que pueda ser utilizada en un reloj de pulsera todavía es algo más complicado.
Para entender mejor que implica esto, un simple movimiento de un reloj de pulsera puede incluir unas 50 piezas. Normalmente tienen más de 100. ¡Solo la cadena de un reloj de pulsera con sistema de cadena y caracol puede estar compuesta de más de 600 componentes individuales!. Así pues, el esfuerzo de montar una cadena tan fina es enorme.
Pero eso no es todo, para proteger la cadena de filigrana de posibles daños, debe ser desacoplada del movimiento cuando la cuerda del reloj está completamente enrollada. De lo contrario, una fuerte rotación de la corona provocaría la rotura de la cadena, además de limitar el área utilizada por el muelle real. Esto se debe a que su fuerza disminuye casi constantemente en un cierto rango, pero se reduce más rápidamente cuando la cuerda está cerca de estar completamente enrollada y de estar completamente relajada. Por lo tanto, tiene sentido limitar el uso del muelle real al área óptima.
Justo antes de que el muelle esté a punto de destensarse, aparece en escena un mecanismo que detiene el reloj. Esto provoca que las áreas extremas del muelle real, y que anteriormente hemos mencionado, no se utilicen. Además, este hecho también limita las dimensiones del caracol, de hecho, sino fuera así, el rango existente al ser mayor tendría que ser compensado por la palanca. Las consecuencias negativas de esto son que al limitar las áreas usadas del muelle real, la reserva de marcha también disminuye. El A. Lange & Söhne Richard Lange «Pour Le Mérite», por ejemplo, tan solo dispone de 36 horas. En el Zenith Defy Fusee Tourbillon, en cambio, son 50 horas.
Finalmente, el mecanismo de cuerda con la cadena y el caracol presenta otra dificultad. En los relojes convencionales, el barrilete del muelle real giratorio garantiza que el flujo de energía en el movimiento no se interrumpa incluso cuando se da cuerda. Sin embargo, el problema aparece de nuevo en el proceso de carga de la cuerda con la cadena y el caracol, debido a que el caracol tiene que ser enrollado y desenrollado y, por lo tanto, al no girar varía el sentido. Este problema se resuelve normalmente con un engranaje planetario, que es similar al funcionamiento de un diferencial y garantiza un suministro de energía sin fisuras.
Cadena y caracol 2.0
El modelo Logical One de la joven manufactura Romain Gauthier incluye numerosas innovaciones que hacen aptas para el siglo XXI las complicaciones históricas como la cadena y el caracol. Se trata de un ejemplo ideal de reloj moderno de fuerza constante; y uno de mis favoritos.
El ingeniero Gauthier supo abordar el problema del mecanismo desde un punto de vista racional y técnico, y alejándose de una visión nostálgica. Así pues, identificó los puntos débiles particulares de la cadena en los relojes históricos. Descubrió que la cadena debía ser fina para que se adaptara bien al caracol. No obstante, esto generaba problemas y por esta razón, en aquellos modelos históricos, la solución encontrada fue alternar eslabones individuales y dobles, es decir pequeños y grandes, donde dichos eslabones individuales continuarían representando dichos puntos débiles. Además, otra de las dificultades halladas fue la rozadura de la cadena con el barrilete en sus puntos de contacto.
En el modelo Logical One, Romain Gauthier utiliza un diseño inspirado en las cadenas técnicas modernas, como podrían ser las de las bicicletas. Para evitar los puntos débiles, se usan eslabones interiores y exteriores. Asimismo, para reducir la fricción, Romain Gauthier coloca en cada pasador de cadena unos rodillos elaborados en rubí sintético. Además, también se ha modificado la fijación al piñón para que la carga en el punto de fijación se distribuya entre varios eslabones de la cadena.
El caracol, que generalmente presenta una apariencia voluminosa, en el Logical One se transforma en un disco de levas bidimensional. Su contorno helicoidal reproduce la función del caracol en un ángulo de 360°. Esto evita que la cadena roce contra el cuerpo del barrilete, ya que no tiene que deslizarse a lo largo del eje de rotación. Para poder aprovechar al máximo todas las rotaciones del barrilete y, por lo tanto, la reserva de marcha, se instalan engranajes de transmisión adicionales entre el disco de leva y el barrilete, así como entre el disco de leva y el mecanismo de agujas. La cadena tan solo necesita 136 componentes, es decir, de cuatro a cinco veces menos que sus competidores. No parece ser, por tanto, un objetivo de Romain Gauthier impresionar con el número de componentes instalados. Más bien, y como sugiere el nombre Logical One, solo se usan elementos que cumplan un sentido: la lógica y la experiencia se anteponen a la nostalgia ciega y a la espectacularidad.
Debido a la complejidad de todo el mecanismo y a la fuerza que se requería, el mecanismo de carga por cuerda de manera manual fue descartado. Por el contrario, el Logical One se carga mediante un pulsador de cuerda patentado que aporta una cierta cantidad de energía al reloj cada vez que se pulsa.
Variante 2: El mecanismo de retención
El mecanismo de retención (también conocido internacionalmente como remontoir) dispone de un funcionamiento completamente diferente al de las cadenas y caracoles. Así pues, en estos, el flujo de energía desde el barrilete hasta el escape no es continuo. El suministro de energía para el escape suele ser proporcionado por un muelle intermedio, que se enrolla en espiral y tiene un aspecto muy similar al del muelle del volante. Este está siempre tensado y se encarga de generar un accionamiento del escape.
Después de un determinado tiempo, pasa a relajarse completamente. Por esta razón, el flujo de fuerza desde el barrilete hacia este espiral se va liberando en breves intervalos definidos. Esto implica que el muelle se tense de nuevo, exactamente en la misma cantidad que en el intervalo relajado. Si se observa el proceso cuando la fuerza motriz llega al escape, aparece un contorno uniforme, similar al de un diente de sierra. La fuerza motriz disminuye ligeramente en un intervalo concreto y vuelve al nivel original después del tensado. Esto se repite hasta que el reloj se detiene. La fuerza motriz que llega al escape alcanza un promedio constante durante todo el proceso de funcionamiento. Si el barrilete ya no puede aplicar suficiente rotación para tensar el mecanismo de retención, el reloj finalmente se detiene.
Los intervalos en los que se realiza el reajuste suelen oscilar entre un segundo y un minuto. En este último caso, el mecanismo de retención también puede actuar como la complicación de los «segundos saltantes», siempre que el segundero disponga de esta función.
Un ejemplo excelente de esto es el F.P Journe Tourbillon Souverain Remontoir d’Égalité. El mecanismo de retención permite la integración los segundos saltantes (también llamado segundo muerto). Además, F.P. Journe también dispone de un tourbillon cuya fuente de alimentación se beneficia de dicho mecanismo de retención.
Con el modelo Remontoire de 1941, Grönefeld ofrece un reloj con un mecanismo de retención de ocho segundos. El A. Lange & Söhnen Lange 31 dispone de un intervalo particularmente largo: un minuto entero. Además, la increíble reserva de marcha de 31 días es muy útil. Para dar cuerda a su impresionante barrilete, se facilita una llave separada para dicha acción, que incluso protege el muelle en caso de dar demasiada cuerda de manera accidental.
En el proceso de dar cuerda, la cadena y el caracol presentan un efecto visual muy particular. Por el contrario, en el mecanismo de retención a menudo lo único que se nota es una sutil señal en la esfera. Para el distinguido George Daniels, sin embargo, fue la mejor solución al problema de la fuerza constante. Además, él era plenamente consciente de la complejidad y de los costes asociados. Daniels también descubrió que el mecanismo era «bastante innecesario«, por lo que fascinaba a los coleccionistas.
Variante 3: Escapes de fuerza constante
La tercera categoría de mecanismos de fuerza constante es probablemente la más difícil de esbozar. Técnicamente, los escapes de fuerza constante realizan la misma función que los mecanismos de retención de energía. La diferencia principal es que la función está integrada en el propio escape..
Un inusual ejemplo de esto es el escape constante de Girard Perregaux. El mecanismo de retención de energía en este caso se realiza en muelles de lámina doblados de 14 micrómetros de espesor, que forman parte de un único y complejo componente de silicio. No es muy común, pero en caso de tener la oportunidad, la mejor manera de seguir el funcionamiento detallado del mecanismo es mediante una animación o el reloj real. Es importante tener en cuenta que también aquí se interrumpe el flujo de energía desde el barrilete hasta el escape. El tensionamiento de los muelles de láminas, que accionan directamente el áncora y, por lo tanto, el volante, tiene lugar cada alternancia del volante. En el Girard Perregaux Constant, con una frecuencia de oscilación de 3 hercios, esto ocurre seis veces por segundo.
Un concepto similar, también con muelles de láminas de silicio, se puede encontrar en el escape del Ulysse Anchor de la marca Ulysse Nardin. Se trata, en definitiva, de un escape de fuerza constante con tourbillon. Todo esto es algo esperable en dicha marca ya que desempeña un papel pionero en la introducción del silicio en la relojería.
Variante 4: El muelle enrollado o espiral
Por último, cabe mencionar un reloj igual de fascinante, y que resuelve el problema de la fuerza constante de una manera sorprendentemente sencilla, al menos aparentemente. Estamos hablando del modelo L’instant de vérité de la pequeña manufactura Oscillon en el pueblo suizo de Buchs. El término «manufactura» se utiliza a menudo de manera abusiva, pero hay que decir que en este caso el término hace justicia. En Oscillon, los relojes se fabrican totalmente de manera artesanal, es decir, con equipos manuales y sin máquinas CNC. Detrás de la marca se encuentran los relojeros Cyrano Devanthey y Dominique Buser.
La inscripción «Constant Torque Spring» (muelle de par constante) se encuentra en la subesfera de L’instant de vérité, donde se esconde el muelle espiral. Estos disponen de dos tambores sobre los cuales se enrolla el muelle en direcciones opuestas. El resultado es una fuerza de salida casi constante. Esto significa que la anhelada solución relacionada con la fuerza constante puede realizarse directamente en el barrilete y a un precio razonable. No obstante, los muelles enrollados o espirales no son un invento nuevo, sus aplicaciones cotidianas más populares se encuentran -sin llamar mucho la atención- en aspiradoras o cinturones de seguridad. En este caso, dichos muelles enrollados aseguran que la fuerza se desarrolle de la forma más uniforme posible durante el proceso de torsión. Con Oscillon el uso de estos muelles no es trivial, y requiere algún esfuerzo más. Al igual que la cadena y el caracol, se utiliza un engranaje diferencial para evitar que se interrumpa el flujo de fuerza durante la torsión.
Como puede ver, para tratar la fuerza constante en un movimiento y conseguir soluciones existen diferentes maneras. Se puede abordar el problema de forma bastante tradicional, como hacen A. Lange & Söhne o Zenith, o interpretar los diseños históricos desde la perspectiva de un ingeniero moderno como Romain Gauthier. En cambio, otros, como Girard Perregaux, utilizan métodos de fabricación de alta tecnología para allanar el camino hacia soluciones con visión de futuro. La opción de Grönefeld es utilizar estrategias ya conocidas, pero enmarcándolas en relojes que no son ni mucho menos tradicionales y que presentan un aspecto juguetón. Oscillon, por otra parte y para acabar, nos demuestra como pensar de forma innovadora y adaptar una tecnología existente a áreas de aplicación completamente nuevas.
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