El motor
Apreciados compañeros, para no ser tan monótono con el tema de la tapa, veremos alternadamente un tema muy importante y divertido que es "el motor" pero sin lugar a dudas seguiremos con la parte final del tema de "la tapa" luego seguiremos con las reparaciones de un reloj. Les invito entonces a tomar en consideración el siguiente tema.
EL MOTOR
Al igual que las plantas precisan la luz del sol para generar la clorofila y poder subsistir, y de la misma forma en la que los humanos necesitamos los alimentos como medio improrrogable para concebir todos los procesos que generan la vida; así también un reloj tanto electrónico como mecánico o de cualquier género, necesita una fuente de energía que genere el movimiento, siendo este último la base y fundamento del funcionamiento del reloj. En esta modesta disertación pondremos bajo la consideración del lector, algunas aplicaciones de este tema en lo que compete a relojes mecánicos; no obstante traeremos a colación algunas otras formas de motor en relojería.
En primera instancia aseveramos que el movimiento para la mecánica en términos básicos y elementales es un fenómeno físico que indica el cambio de posición de un cuerpo que está inmerso en un conjunto o sistema como por ejemplo en nuestro caso el reloj en sus componentes internos; y será esta modificación de posición, respecto al resto de los cuerpos lo que sirva de referencia para evidenciar este cambio y esto es que todo movimiento deja una trayectoria. El movimiento es siempre un cambio de posición respecto del tiempo.
Dentro de la ciencia física que es la erudición que estudia estos fenómenos existen dos disciplinas internas que se dedican, por separado a profundizar en este tema del movimiento. Nominadas estas dos disciplinas encontramos la cinemática que se ocupa de estudiar el movimiento en sí y por otro lado encontramos la dinámica que estudia las causas que generan y dan producto a esos movimientos.
Por ejemplo en nuestra querida ciencia de relojería, la cinemática estudia las leyes del movimiento de los cuerpos (entiéndase cuerpos como ruedas, muelles, trinquetes etc.) a través de un sistema de coordenadas; se centra en la observación de la trayectoria del movimiento y siempre lo hace en función del tiempo que se toma el mismo. La velocidad (La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo.) y la aceleración (ritmo con el que cambia la velocidad) serán las dos cantidades que permitirán descubrir cómo cambia la posición en virtud del tiempo.
El cuerpo o partícula o en nuestro caso la pieza de relojería puede observar los siguientes tipos de movimiento: Rectilíneo uniforme, rectilíneo uniforme acelerado, circular uniforme, parabólica y el armónico simple. Retomando; la dinámica se encarga de estudiar los factores que causan el movimiento y para ello emplea ecuaciones para determinar que moviliza los cuerpos. Sin querer ser incisivos en estos apuntes científicos diremos que una rueda… por ejemplo es conocimiento cinemático el hecho manifiesto y sabido de que el barrilete cumple aproximadamente una vuelta (360º) en 6 horas y por disección mecánica y correlación entre piñones y ruedas, el piñón y la rueda de escape ejecutan 3600 vueltas. La causa de todo esto es que el barrilete está dotado de un muelle llamado muelle real que se somete a una coacción expansiva que pretende desenvolver el muelle y por contactos transmite esta energía en movimiento, esto es conocimiento de dinámica.
Acercándome más al tema de la relojería entremos en punto específico y determinado.
Es palmario, radical e impostergable aclarar algo; la palabra “motor” en lo que respecta a relojería concierne a un término general que le damos al modo o adminículo mediante el cual un reloj recibe la fuerza motriz. Es ostensible que existen relojes cuyo motor es la luz en el caso de los relojes solares, en otros casos son unas pesas, en otros casos como en la clepsidra el motor es el agua, en los relojes portativos mecánicos el motor es el barrilete, existen algunos relojes que su fuente de poder es un gas y reciben el nombre de Atmos etc.
DIFERENTES CLASES DE MOTOR.
Desde hace mucho tiempo el hombre ha querido encontrar la forma de conseguir un motor que trabaje para siempre; esta idea según los eruditos deviene de Leonardo da Vinci (1452- 1519) en términos estrictos un aparato que registrara la hora con una seria precisión, no obstante en la práctica fueron James Cox y Joseph Merlin, los que llegaron a fabricar el primer Atmos experimental en 1760, posteriormente fue Jean Leon Reutter en 1928, quien lo perfeccionó y comercializó, desde 1935 Jaeger Lecoultre, lo comercializa con el nombre de “ATMOS”. Ya profundizaremos un poco más sobre este punto y en este momento nos daremos un entremés charlando acerca de los primeros motores que se empleaban para registrar la hora.
Reiterando lo anterior vamos a ofrecerles una breve reseña sobre algunos otros motores que han existido y que aún existen, el caso que traeremos a colación es de uno de los relojes más antiguos es el “GNOMON” el motor en este caso es la luz, digo “es” porque es posible fabricarlo y de hecho todavía los hay.
METODOS SOLARES: SOMBRA
Desde la prehistoria el hombre midió el tiempo. Erigió columnas de piedra de modo que cuando un astro coincidiera con su alineación, señalase un momento o fecha importante. Los antiguos obeliscos egipcios eran pilares cuya sombra se desplazaba a medida que transcurría el día y marcaba las horas entre el amanecer y la caída del sol.
En sus primeras observaciones el hombre notó que la sombra variaba de acuerdo con la posición del sol. Así nació el gnomon, que consistía en un bastón incrustado en el suelo perpendicularmente, y en tierra se señalaban surcos que indicaban los distintos momentos del día. La sombra del bastón era la que señalaba los diferentes horarios. Pronto el bastón del gnomon fue transformándose en grandes obeliscos. Pero tenían grandes imprecisiones.
Ahora les coloco una imagen abajo, esta foto nos llega a nombre de relojistas.com y está dedicado a mi gran amigo JORDIER.
Según Heródoto, en Grecia el gnomon fue introducido por Anaximandro. Uno de los más antiguos gnomones de que se tienen datos, se usó en Egipto en 1500 antes de Jesucristo. Según la Biblia, el Rey Achaz hizo construir un cuadrante solar en Jerusalén en el siglo VIII antes de Cristo. A los gnomones le siguieron los meridianos (utiliza el mismo sistema de la sombra). Pero recién cuando se tuvieron en cuenta el eje de rotación de la tierra y otros datos científicos y astronómicos calculados con precisión, se construyó el cuadrante solar que mejoró al precario gnomon. Dicho cuadrante solar estaba formado por un estilo y una base esférica sobre la que se marcaban líneas horarias que señalaban los distintos momentos del día. Se lo ubicaba de determinada manera para que señalara la sombra en forma idéntica la misma hora en cualquier día del año. La medición del cuadrante solar hizo que se le considerara un instrumento de mayor precisión. De éste surgieron el cuadrante ecuatorial y luego el cuadrante universal, que era portátil y utilizable en cualquier lugar, que acompañado de las señales de una brújula, fue un instrumento útil para los navegantes. Los cuadrantes solares aparecieron en Grecia hacia el siglo V antes de Cristo, mientras que los romanos lo usaron alrededor del siglo II a C. Para las mediciones nocturnas del tiempo, aparecieron cuadrantes estelares y lunares. (Pero funcionaban solamente cuando había cielo despejado y sereno).
Les coloco una imagen de la forma como funcionaba, les invito a ver la imagen de abajo.
Por eso se hacía necesario medir el tiempo como transcurso y no como visual. Así aparecieron los relojes de cera, velas de duración prevista. A medida que se iba consumiendo la vela (marcada) señalaba un determinado período de tiempo. Se usó en la Edad Media, especialmente en oficios religiosos.
En 1206 se utilizó una candela que contenía bolitas de metal, que caían a medida que la cera se iba derritiendo.
Es de simple lógica que estos métodos no son del todo eficaces, y por ejemplo el de método de sombra no se puede emplear si hay sobra, que entre otras cosas no solo es de noche sino también en los inviernos por ejemplo. De todas maneras la luz todavía se emplea en lo que tiene que ver con la relojería pero para ser precisos los relojes que trabajan por medio de luz, en realidad no trabajan por luz, si no que ellos usan una fotocelda que absorbe la luz y por medio de un proceso especial en el cual juega un papel trascendental el circuito, este genera un energía eléctrica que es con la que el reloj trabaja. Como ejemplo de este reloj les coloco el Citizen ecodrive, les ofrezco la imagen de abajo a nombre de mi gran amigo Ermulo.
Tengan en cuenta que hay muchas marcas de relojes que emplean esta tecnología.
En la imagen de arriba vemos un reloj con tecnología de aprovechamiento de la luz (no solo solar) , las características son bastantes sencillas, en primera instancia el cristal muy por lo general es plano convexo (no todos) de tal forma que la luz que entre por el cristal sea aumentada por que el cristal planoconvexo es una lupa, luego de traspasar el cristal la luz entra en contacto con la esfera que es construida de una material especial que permite la filtración de la luz, luego de allí pasa a la foto celda, dicho elemento tiene unas pistas que conducen la energía lumínica ya transformada en energía eléctrica hacia unos conectores que muy comúnmente son unos resorticos y ellos por medios de unas bridas al circuito y luego a la pila secundaria. Este reloj en realidad trabaja con energía eléctrica que como es el producto de la transformación de la luz entonces se le ha llamado “energía fotovoltaica” La energía de proveniente de la fotocelda entra directamente al circuito del reloj por medio de las bridas de las que hablamos, y un remanente de esta energía llega a la pila secundaria la cual que se encarga de suministrar la electricidad para cuando el reloj no está expuesto a la luz.
Es muy importante recalcar que en las imágenes que vemos sobre este tema, vemos que la luz sale de la fotocelda y va a la pila secundaria pero esto no es verdad, la fotocelda recibe luz y al recibirla emite energía eléctrica que usted puede testear, de hecho en un post de “testear el reloj electrónico” vamos a ver como se hacen estos testeos.
Ahora pondremos a disposición de los apreciados lectores la disertación de algunos puntos que hemos mencionado nominalmente.
LA FOTOCELDA
Las fotoceldas son pequeños dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta a un cambio en la intensidad de la luz. Las fotoceldas pueden clasificarse como fotovoltaicas o fotoconductivas.
Una celda fotovoltaica es una fuente de energía cuyo voltaje de salida varía en relación con la intensidad de la luz en su superficie. Una celda fotoconductiva es un dispositivo pasivo, incapaz de producir energía. Su resistencia varía en relación con la intensidad de la luz en su superficie.
Es ostensible que a nuestro tema nos converge inminentemente la fotovoltaica. Los símbolos usados con frecuencia para las celdas fotovoltaicas se muestran en la imagen de abajo. Les comento que esta imagen está dedicada a un buen amigo de este foro.
La fotocelda en relojería suele con frecuencia llamársele célula solar, está fabricada en un material de silicio amorfo (a-Si) de este material una de sus características es que es semiconductor, las propiedades de las células solares amorfas difieren según la longitud de onda de la luz.
Un reloj normal consume un microvatio por hora.
La iluminación artificial con 500 lux produce 140 microvatios por hora por centímetro cuadrado de célula si la eficiencia de conversión de la célula solar es del 10% se produce 14 microvatios por hora es decir 14 veces la cantidad requerida. Esto significa que por cada microvatio necesario para alimentar el mecanismo del reloj, 13 microvatios son almacenados en la pila secundaria para uso nocturno y otros en los que la luz no llega a la célula o celda solar.
Este relojes necesita una pila especial y esta es llamada pila secundaria o auxiliar.
PILAS SECUNDARIAS.
Las pilas que estos relojes emplean no son más que pilas recargables, una de sus características positivas es que no contaminan el medio ambiente, además no tiene efecto de memoria, aquí nos detendremos un poco: Hay pilas recargables que usan las cámaras y celulares, se habla de memoria de recarga a que la parte interna de la pila no acepta más capacidad que la que le damos en la primera recarga. Los fabricantes dicen que esta pila mantienen el 80% de su capacidad de carga hasta después de 20 años (para serles sincero esto no lo creo)
Entonces hasta aquí llegamos al tema del reloj llamado solar, les recuerdo que a la hora de la verdad y a final de cuentas el motor es la electricidad.
Ahora les presento un híbrido y esta vez es de Seiko
En 1999 SEIKO presentó el movimiento para un reloj con una idea revolucionaria: unir lo mejor y la esencia de dos mundos irreconciliables, el clásico mecánico y el electrónico vanguardista. El resultado: un reloj mecánico con escape electrónico. En realidad no debería llamarse escape sino freno electrónico -luego explicaré por qué. Sin embargo, a pesar de llevar una parte electrónica, el reloj no necesita ni pilas, ni baterías, ni células fotovoltaicas, toda la energía sale de nuestro buen y viejo amigo el muelle real.
La idea del escape eléctrico no es de ahora, a lo largo de la historia de la relojería ha habido muchos intentos en relojes de péndulo, con un éxito relativo. Incluso los hubo en movimientos para relojes de pulsera, como el Landeron 4750. La propia SEIKO hizo sus pinitos, pero en todos ellos siempre se necesitaba una fuente de corriente eléctrica para funcionar.
Gracias al avance espectacular en la integración de circuitos electrónicos (ICs), con las actuales investigaciones en un consumo mínimo de corriente, se ha culminado en un tipo de ICs hechos mediante tecnología denominada SOI (Silicon On Insulator, Silicio sobre aislante), que apenas consumen. El que monta el Srping Drive fue desarrollado en cooperación por dos Compañías, la francesa SOITEC y la japonesa EPSON (perteneciente al Grupo SEIKO-EPSON), y tan sólo necesita 8pW para funcionar, es decir que se necesitan un billón (con B) de circuitos para que su consumo sea equivalente al de una lámpara eléctrica de bajo consumo.
Dicho de otro modo; ni siquiera dotando a todos los habitantes de nuestro planeta con un reloj de estas características llegarían a la potencia de la lámpara interior de uno sólo de nuestros frigoríficos.
Pero, veamos cómo funciona esta tecnología:
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En la parte superior vemos un sistema clásico de reloj: muelle real y tren de rodajes hasta la rueda de segundos. A partir de ahí vemos dos ruedas más, la última de ellas moviendo al rotor del alternador (un microimán). La corriente eléctrica alterna generada en la bobina del estator dependerá del giro del rotor, siendo la frecuencia de la misma el parámetro que está íntimamente ligado a la velocidad de rotación; o sea, cuanto más aprisa gire el rotor más elevada será la frecuencia de la corriente y viceversa.
Con la electricidad generada se alimenta al circuito integrado que va a hacer las veces de regulador. El circuito compara la frecuencia de un oscilador a cristal de cuarzo tradicional con la frecuencia de la misma corriente que lo alimenta, y en función de esta comparación presenta más o menos carga (consumo) al alternador.
Conviene recordar aquí que cuando a un alternador le aumentamos la carga, inmediatamente opone más resistencia al giro del rotor, es decir, frena al motor o dispositivo que lo esté haciendo girar. Si uno es observador, habrá notado que cuando tiene el motor del coche en marcha al ralentí y enciende todas las luces, el régimen del motor cambia (al menos en motores no muy potentes).
Pues bien, el circuito del reloj se comporta como un freno con realimentación negativa. Que el rotor gira más aprisa (el reloj adelanta), el IC frena más al tren de rodajes. Que tiende a retrasar, a ir más despacio, el IC lo frena menos. Además, el movimiento del mecanismo es continuo, no existen los bloqueos del áncora y la rueda de escape, y por lo tanto el segundero esta vez sí que, de verdad, se desplaza suavemente en su giro sobre la esfera. Ni siguiera los relojes de diapasón consiguen un movimiento auténticamente analógico (sin saltos).
SEIKO apostó por este invento y al año siguiente comenzó a fabricar el primer movimiento con esta técnica, el 7R38: manual, 30 rubís y reserva de marcha para 48 h, calendario e indicador de carga. Según las especificaciones del mismo, tiene una exactitud mejor a 15 s/mes para un rango de temperaturas de 5º a 35º, y es capaz de funcionar entre 10º bajo cero y los 60º de temperatura.
El primer modelo de reloj para el mercado nacional japonés fue el SBWA001:
MÉTODOS DE FLUJO
Los babilonios, los egipcios, los chinos y los hindúes utilizaron el agua contenida en un recipiente graduado, del que se escapaba, y hacía descender su nivel. El nivel del agua coincidía con una escala marcada en el recipiente que señalaba las horas. A éste invento se le denominó clepsidra, inventada probablemente por los Caldeos, es un reloj de agua que hacía salir el agua contenida en un recipiente a través de un orificio.
Éste instrumento lo utilizó Herófilo de Alejandría para medir las pulsaciones del cuerpo humano. Galileo usó una clepsidra de mercurio para medir la caída de los cuerpos. Hubo curiosas clepsidras construidas con adornos y anexos, como una enviada por el califa Harún Al-Raschid a Carlomagno. Era de cobre con incrustaciones de oro. Señalaba la hora sobre un cuadrante y dejaba caer en ese instante la cantidad correspondiente de bolitas de metal sobre una bandejita, y producían los sonidos en número correspondiente; y se abrían unas puertitas de donde salía la cantidad de caballeros armados (de acuerdo con la "hora" señalada) que hacían varios movimientos.
Luego la clepsidra fue perfeccionada, miremos la imagen de abajo.
Otro tipo de reloj de flujo es el de arena, que data de hace aproximadamente 500 años. La arena cae de un compartimiento superior a uno inferior a través de un estrecho cuello. Cuando ha caído totalmente se invierte el reloj y el procedimiento recomienza. Se debe conocer el lapso que tarda en completarse el ciclo. Otro método utilizado para medir el tiempo fue la velocidad con que una sustancia se consumía o quemaba. El más conocido de estos relojes estuvo constituido por la vela graduada, aunque se utilizaban también cuerdas con nudos y lámparas de aceite con depósitos graduados.
Pero todos estos relojes utilizados no lograban tener exactitud, y surgió la necesidad de lograr mantener un ritmo exacto en el fluir de los elementos del marcado del tiempo. Por lo tanto el hombre debió recurrir a la invención de elementos basados en la mecánica.
INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.
Compañeros gracias por acompañarme hasta aquí, les dejo el tema hasta este punto porque temo ser intenso y cansarlos.
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Iniciado por RICHARD SAMPER
