Reloj mecánico

En un reloj mecánico, un peso que baja hace girar un tren de engranajes, y un escape solo deja avanzar ese tren a pequeños pasos regulares. Los primeros se construyeron en Europa a finales del siglo XIII: grandes máquinas de hierro en las torres de las iglesias que daban las horas en una campana.

Qué es

Un reloj mecánico divide el tiempo en latidos iguales y los cuenta con engranajes. Los primeros, construidos desde finales del siglo XIII, eran grandes armazones de hierro forjado en la torre de una iglesia o de una ciudad. Los movía un gran peso de piedra y los regulaba un escape de vara y foliot: una barra oscilante que solo dejaba girar las ruedas a pasos pequeños y regulares. Muchos no tenían esfera: daban las horas en una campana y la gente sabía la hora de oído.

En la catedral de Salisbury, un reloj de este tipo sigue funcionando en la nave. Se suele identificar con un reloj mencionado allí en 1386, y por eso a menudo se le llama el reloj en funcionamiento más antiguo del mundo; esa fecha se apoya en indicios indirectos, y se proponen otros relojes para el título. Sus ruedas van en un armazón de hierro de cuatro postes unido con espigas acuñadas en lugar de pernos. Un peso mueve el tren de marcha, que lleva la hora; otro mueve el tren de sonería, que hace sonar la campana.

Cómo funciona

El peso cuelga de una cuerda enrollada en un tambor de madera. Al bajar despacio, hace girar el tambor y la rueda grande fijada en el mismo eje. La rueda grande mueve un piñón pequeño en el eje siguiente, que lleva otra rueda, y así hasta la rueda de escape. En cada paso de rueda a piñón, el eje siguiente gira más deprisa.

El escape de vara visto de perfil, donde los dientes de todo el borde de la rueda catalina se alinean en una sola columna: la rueda empuja por turnos las dos paletas, y el foliot con sus pesos va y viene sobre la vara.

Por sí solo, el peso haría girar todo el tren y caería en segundos. El escape lo impide. La rueda de escape es una rueda catalina, en forma de corona, con dientes de sierra que sobresalen de una de sus caras. Delante cuelga la vara, un eje vertical con dos pequeñas aletas, las paletas: una se encuentra con los dientes en la parte alta de la rueda y la otra en la parte baja, colocadas más o menos en ángulo recto. Un diente aparta la paleta de arriba y hace girar la vara; eso pone la paleta de abajo frente a un diente del otro lado de la rueda, que la empuja en sentido contrario. Así la vara oscila de un lado a otro, y la rueda avanza medio diente en cada movimiento en un sentido y un diente entero en cada ida y vuelta.

El foliot es una barra horizontal fijada de través en lo alto de la vara, con un pequeño peso colgado cerca de cada extremo. Su inercia frena cada golpe. Si se separan los pesos, el golpe se hace más lento y el reloj atrasa; si se acercan, adelanta. El foliot no tiene un periodo propio, así que la marcha cambia también con la fuerza del peso motor, el rozamiento y el estado del aceite, y un error habitual rondaba el cuarto de hora al día. El encargado ponía el reloj en hora con un reloj de sol y subía los pesos a diario.

Cómo construirlo

Con herramientas manuales, contrachapado y espigas de madera dura se puede hacer una maqueta de escape de vara y foliot. Hace tictac y muestra cómo el escape retiene un peso que baja; sin esfera, no da la hora. Lo que sigue resume las etapas: para la forma de los dientes y la distancia entre ejes, siga un plano acotado publicado para una maqueta de escape en madera.

Un piñón de linterna: varillas redondas entre dos discos, fáciles de hacer a mano, engranan con los dientes de la rueda grande.

Hacer el armazón. Dos montantes de unos 40 cm unidos con travesaños y taladrados para tres ejes horizontales, uno encima de otro, a las distancias del plano. Use espigas como ejes y forre los agujeros con trozos cortos de tubo de latón para que giren con soltura. Atornille el armazón a una base pesada o a una ménsula de pared para que no pueda volcar.

Hacer el tren. En el eje inferior van un tambor para el cordel y la rueda grande; en el central, un piñón de linterna de espigas y una segunda rueda; en el superior, otro piñón de linterna y la rueda catalina. Cada rueda debe engranar con su piñón sin atascarse ni saltar, así que corte los dientes con el perfil del plano y límelos.

Hacer el escape. La rueda catalina necesita un número impar de dientes, 15 es lo habitual, que sobresalgan de una cara: córtelos en el borde de un aro corto de contrachapado fino o de madera dura y pegue el aro sobre la cara de un disco. Monte la vara, una espiga recta, en vertical delante de la rueda, con dos paletas finas a unos 90 grados una de otra, a la altura de la parte alta y de la parte baja de la rueda. Con un número impar de dientes, una paleta se encuentra con una punta mientras la otra queda frente a un hueco. Fije de través en lo alto de la vara el foliot, una barra ligera de unos 30 cm con dos pesos deslizantes.

Ajustar sin el peso. Haga girar el tren a mano, con un dedo en el tambor, y compruebe que las paletas trabajan por turnos: escapa un diente de arriba y luego un diente de abajo topa con la otra paleta, sin saltarse dientes ni atascarse. Doble o lime las paletas solo con el peso quitado. Después enrolle en el tambor un cordel cuya carga admitida supere con holgura el peso, ate su extremo al tambor, cuelgue el peso que indique el plano, a menudo de 1 a 2 kg para un modelo pequeño de madera. Para ajustar el golpe, quite o sostenga el peso, deslice un poco los pesos del foliot, déjelo colgar de nuevo y cuente los golpes durante un minuto; repita hasta que el golpe sea regular.

Seguridad. Si una paleta se suelta, el tren se dispara y el peso cae: quite o sujete siempre el peso antes de tocar el escape, y haga que baje dentro de una guía cerrada, un tubo o una caja, que termine en el suelo. Mantenga manos, pies y animales fuera de su recorrido. Sujete la pieza con un tornillo de banco y mantenga las manos detrás de la hoja al cortar los dientes; use gafas de protección al taladrar.

Historia y evolución

El tren de sonería tira del alambre, el martillo golpea la campana y la hora se oye en toda la ciudad.

Relojes de agua y de sol medían el tiempo desde hacía milenios cuando apareció el reloj mecánico. El paso decisivo, un mecanismo que deja bajar un peso a tirones regulares, se dio en algún lugar de Europa a finales del siglo XIII, y en la primera mitad del XIV hay constancia de grandes relojes públicos en ciudades italianas. Por entonces aparecen relojes en los registros de catedrales y abadías, pero la misma palabra latina, horologium, servía también para los relojes de agua, de modo que no se puede nombrar el primer reloj mecánico. A finales del siglo XIV funcionaban grandes relojes de hierro en muchas catedrales; la maquinaria del de Wells, de 1392, está hoy en el Science Museum de Londres, mientras que su esfera sigue en la catedral.

El gran cambio llegó en 1656-1657, cuando Christiaan Huygens, siguiendo una idea de Galileo, reguló un reloj con un péndulo. Un péndulo oscila casi en el mismo tiempo sea cual sea la fuerza motriz. El primer reloj de péndulo de Huygens se desviaba menos de un minuto al día, y los siguientes menos de diez segundos. Muchos relojes de torre se transformaron; los de Salisbury y Wells perdieron su foliot en favor de un péndulo, y al de Salisbury se le puso una vara y un foliot reconstruidos en su restauración de 1956. Hacia 1675 el muelle espiral dio a los relojes de bolsillo un regulador con periodo propio; su error bajó a unos diez minutos al día, lejos de un reloj de péndulo pero mucho mejor que antes.