Reloj mecánico

Mecanismo básico de escape, en este caso de un reloj cuyo péndulo hace de oscilador

En su diseño simplificado, un mecanismo de relojería mecánico se compone de tres elementos mínimos:[1] un motor, un rodaje y un órgano regulador. Los dos últimos elementos deben estar unidos por un escape.

• El motor suele ser un muelle o resorte (también llamado resorte principal) que acumula energía. Normalmente es una lámina de metal que se enrolla sobre sí misma, acumulando la energía que hace moverse a todo el mecanismo. Al proceso de enrollar el muelle se le llama dar cuerda, o más propiamente, remontuar, algo que en los relojes mecánicos más simples debe hacerse periódicamente.

• El motor transmite su energía a un tren de rodaje o conjunto de ruedas que descomponen esa energía acumulada. A los ejes de esas ruedas irán unidas las agujas (o más propiamente, las manecillas) que desde el exterior del mecanismo permiten consultar la hora en una esfera. Las ruedas giran de manera solidaria, de manera que la rueda de las horas da una vuelta completa cada doce horas, y al hacerlo hace girar la de los minutos una vez cada hora, que a su vez hace girar la de los segundos una vez cada minuto. La perfecta coordinación entre las agujas se consigue mediante el estudio de los radios y la medición de los dientes de cada engranaje.

• El tercer elemento es el oscilador o regulador. Se encuentra en el otro extremo del tren de rodaje, y sirve para contener y dosificar la energía liberada por el motor. De no existir el oscilador y el escape que lo une al tren de rodaje, toda la energía acumulada se descargaría sin control. Para evitar eso, es necesario dosificar esa descarga, y de eso se encarga el oscilador, un elemento que funciona de manera alterna (normalmente mediante un giro) y que acciona el escape, que a su vez libera el tren de rodaje para que avance un poco con cada movimiento del oscilador, haciendo girar así las manecillas del reloj hacia adelante con velocidad constante. Ese mecanismo (oscilador y escape) es lo que produce el característico "tic-tac" de todos los relojes mecánicos.

Sobre ese esquema básico cada reloj puede incorporar otras funciones (llamadas en relojería complicaciones), como marcar el día del mes o de la semana, o el año, o las fases lunares, subdividir los segundos o hacer sonar una alarma o melodía. Asimismo, cada calibre puede introducir mejoras técnicas, como sistemas antichoque (como el incabloc), sistemas contra el rozamiento, mecanismos para compensar el movimiento del usuario o parar o cargarse de energía con el movimiento del usuario. Hay incluso mecanismos que permiten remontuar un reloj mediante los cambios de temperatura ambiente, como el modelo Atmos.

Estos relojes evolucionaron en Europa en el siglo XVII de los relojes accionados por resortes, que aparecieron en el siglo XV. Desde el punto de vista técnico, la relojería mecánica debe su capacidad para medir el tiempo a la invención del mecanismo de escape. A partir del funcionamiento de los grandes relojes de fachada, situados en campanarios y fachadas, y mediante los avances progresivos en materia de micromecánica, se fueron reduciendo los tamaños, hasta llegar a los relojes de pulsera.

El funcionamiento de un reloj mecánico está sometido al rozamiento de todas sus piezas, al desgaste de las mismas, a la pérdida de lubricación, a las variaciones de temperatura y humedad, a su vulnerabilidad a los golpes o al movimiento de quien en su caso lo porta, por lo que su precisión es variable, si bien fueron la principal forma de medir el tiempo hasta la aparición en los años 70 de los relojes de cuarzo, basados en la tecnología electrónica, y que son mucho más exactos. Los relojes mecánicos, por esa razón, necesitan un mantenimiento periódico, que si se realiza adecuadamente puede prolongar su vida por décadas, y en los más resistentes y mejor diseñados, por siglos.

Reloj de pulsera mecánico

A pesar de las desventajas en precisión y delicadeza siguen usándose por razones estéticas, sentimentales o de estatus asociadas a su mecanismo o su diseño interior o exterior. Suelen tener un precio mayor a un reloj de calibre electrónico equivalente, si bien muchos relojes mecánicos de fabricación actual pueden tener precios inferiores al de un reloj digital.

Hoy en día se siguen fabricando relojes mecánicos, si bien en menor cantidad que antes de la introducción del cuarzo, y se continúan patentando innovaciones y complicaciones mecánicas. Una de las empresas más reconocidas que se dedican a la manufactura de calibres es ETA,.[2] Algunas marcas de lujo como Rolex fabrican sus propios calibres, y existen manufactureros más populares, como Seiko, Orient Watch Company (conocida como Oriente) o Raketa, que fabrica relojes muy precisos a precios más bajos.

El funcionamiento del reloj es sencillo. Manualmente se da cuerda al reloj y el resorte principal del barrilete se enrosca almacenando energía potencial. A través del tren de engranajes se transmite la energía del resorte principal hasta llegar al oscilador. La rueda E gira pero de forma controlada ya que otra fuerza del espiral del oscilador hace que al ser empujado hacia un extremo este reaccione ejerciendo una fuerza contraria, se consigue que el ancora oscile dejando pasar un diente de E cada dos alternancias.

Podemos examinar estas cinco partes:

1. Energía (del barrilete B)
2. Ruedas o engranajes (de B C T F y E
3. Escape ( pieza en contacto con E)
4. Regulador (rueda con resorte muy delgado que oscila)
5. Pantalla (que permite ver la hora)

Las piezas esenciales del mecanismo[3] pueden observarse en la imagen a continuación:

Movimiento típico de un reloj mecánico. Se destaca el tren de engrajes.

• El barrilete o cubo:
  

  Barrilete
  Letra B en la figura, es una caja circular que contiene el muelle real o cuerda o resorte principal, que es una lámina de metal dentro del barrilete enrollada en forma de espiral. Un extremo llamado ojete se engancha en el eje del tambor del barrilete el otro extremo se llama brida y va sujeto a una parte interior del tambor. El Cubo tiene tres partes: el tambor que contiene un engranaje solidario a él, una tapa que cubre la cuerda y un eje. Su función es dar energía al reloj a través del resorte principal usando el engranaje fijo al barrilete.
• Tren de rodaje: son todos los engranajes principales involucrados en el reloj desde el solidario al barrilete B hasta la rueda de escape E. Los engranajes tienen piñones al centro fijos a estos por lo tanto si se mueve el engranaje C mayúscula también lo hace el piñón c minúscula. Su función es aumentar el número de revoluciones por unidad de tiempo desde el barrilete que gira muy lento hasta los engranajes de minutos y segundos. También permitirá a través de un diseño inteligente de dientes de engranajes que cada uno gire una vuelta completa en una hora (mostrando los minutos).

1. Barrilete o rueda primera: Designado con letra B
2. Centro o rueda segunda: Etiquetado con letra C, es la rueda de los minutos. Normalmente la aguja que marca los minutos se ubica en el centro de este engranaje. Da una vuelta completa en 60 minutos.
3. Rueda tercera: Designado con letra T, su función es cambiar el sentido de giro. Si esta rueda no existiera la aguja de los minutos giraría en un sentido y el de los segundos al contrario. También es necesaria para conseguir las 3600 vueltas de la última rueda de escape E.
4. Cuarta rueda: Designado con la letra F. Habitualmente mide los segundos
5. Rueda de escape: Es el último engranaje que está en contacto con el oscilador.

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  Rueda de balance; 1 = espiral; 2 = regulador
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  Rueda de balance y espiral
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  Ancora y rueda de escape

• Rueda de balance o Volante: Extremo derecho en la figura. Es la rueda que vibra oscilando en un sentido y luego en el contrario que está conectada al espiral. Su objetivo es oscilar y sacar de reposo al ancora.

• Regulador: Como los engranajes son fijos, para modificar la precisión del reloj se hace actuando sobre el regulador, que gobierna el largo de la espiral. Mientras más largo menor frecuencia.[4]

• Espiral: Extremo derecho en la figura. Es un fino alambre un extremo está sujeto al volante del oscilador y el otro a una parte fija del reloj. Esta parte fija puede moverse así adelante o hacia atrás levemente para atrasar o adelantar el reloj, según indicaciones grabadas en el calibre.

• Ancora: Es una pieza normalmente con un extremo en el oscilador y otro en forma de c en contacto con la rueda de escape (E). Su función es evitar que todas la cuerda se pierda en un giro rápido y descontrolado. Su función es frenar y con ayuda del regulador pasar un engranaje a la vez de E cada dos oscilaciones o alternancias.

• Escape: Es un grupo de piezas formadas por la rueda de escape (E). el ancora y el platillo ubicado al centro del volante. Convierte el movimiento rotatorio en oscilatorio.

joya de soporte y de coronamiento en pivote rueda de balance

joya de soporte común

• Joyas: Se usan para reducir la fricción y reducir la energía necesaria para mover las diferentes partes. Están hechas de rubí sintético generalmente.Originalmente se usaban piedras naturales, pero solo en los relojes más finos. Pero ahora hay disponibles zafiros y rubíes sintéticos de poco costo. La causa de la inexactitud de un reloj es el desgaste causado por la fricción. Debido a su dureza, las piedras son ideales como cojinetes para los puntos de mayor desgaste - los puntos donde giran los pivotes de las ruedas o engranajes. El número de piedras comúnmente usado varía de siete a 23. Para una buena protección contra el desgaste, el reloj pulsera convencional debe tener por lo menos 17 - 10 para los cinco engranajes principales, dos para los diminutos dedos de la palanca de escape y el resto en otras partes del escape. En los relojes con solo siete piedras, estas se hallan instaladas en el escape - el mecanismo más crítico de todos - pero no existen en el tren de engranajes o ruedas. Además de las 17 piedras básicas, algunos relojes hasta las tienen dobles que se instalan sobre los cojinetes para impedir la entrada del polvo y la salida del aceite. De nada sirve usar más de 22 o 23 piedras, excepto en algunas piezas de tipo especial. En el pasado, algunos joyeros instalaban algunas piedras adicionales que no cumplían ningún fin; lo hacían solo para impresionar al comprador. Las leyes suizas y norteamericanas prohíben esto ahora; solo se puede dar a conocer el número real de piedras funcionales en un reloj.

• antichoque: Para proteger contra los choques del reloj a los ejes, se usan varios sistemas antigolpes como el Incabloc, el etachoc (ETA) o el diaschock (Seiko).