Principios mecánicos › Las complicaciones › Precisión

EL ESCAPE DE FUERZA CONSTANTE

MENÚ

1. Definición y principio

El Escape de fuerza constante es un mecanismo de precisión que tiene como objetivo entregar al volante-Espiral impulsos de energía rigurosamente idénticos, independientemente del grado de tensión del barrilete. Pertenece a la categoría de las complicaciones que mejoran la precisión. Su objetivo es aislar el Órgano regulador de las fluctuaciones de la fuerza motriz inherentes al desenrollado progresivo del muelle motor. Para ello, interpone entre el Tren de ruedas y el Volante un órgano elástico intermedio —generalmente una Lámina flexible o un pequeño muelle— que se recarga a tensión constante en cada oscilación y luego entrega un Impulso siempre idéntico. Este principio se distingue del remontoir, que actúa antes del escape en el Tren de ruedas. El Escape de fuerza constante, por su parte, integra la regulación de la energía dentro del propio mecanismo de escape.

2. El problema de la fuerza motriz variable

Todo resorte motor de barrilete desarrolla una fuerza que varía según su estado de tensión. Un resorte completamente armado ejerce un par máximo sobre el tren de ruedas. Este par disminuye a medida que el resorte se distiende. En un movimiento corriente, la diferencia entre la fuerza transmitida al volante al inicio y al final de la reserva de marcha puede ser significativa. Esta variación perturba el isocronismo del volante-espiral, ya que la amplitud de las oscilaciones depende directamente de la energía recibida en cada impulso. Una amplitud más elevada genera un error de marcha diferente al de una amplitud más baja, debido a los defectos de isocronismo propios del espiral. Cuanto mayor es la variación de la fuerza, más varía la amplitud, y más irregular es la marcha según el estado de armado. Es para corregir este defecto fundamental por lo que los relojeros han desarrollado los mecanismos de fuerza constante.

3. Distinción con el remontoir

Dos grandes familias de mecanismos buscan igualar la fuerza motriz transmitida al órgano regulador. El remontoir es un dispositivo colocado en el tren de ruedas, entre el barrilete y el escape. Acumula la energía del barrilete y la restituye a intervalos regulares, en cantidades iguales, independientemente de la tensión del resorte motor. El escape de fuerza constante, por su parte, integra la regulación de la energía directamente en el mecanismo de escape. La lámina o el resorte intermedio se recarga allí a una tensión definida en cada latido por el tren de ruedas, y luego se distiende para transmitir su impulso al volante. La distinción entre las dos familias no siempre es absoluta en la literatura relojera, y algunas realizaciones combinan los dos enfoques. El Escape de fuerza constante se caracteriza, sin embargo, por el hecho de que la igualación de la energía se produce en el propio nivel del Impulso transmitido al Volante, y no antes del Escape.

4. La Lámina de fuerza constante: principio de funcionamiento

El componente central del Escape de fuerza constante es generalmente una Lámina flexible o un resorte laminar, llamado Lámina de fuerza constante. Esta Lámina está posicionada entre la rueda de escape y el volante. En cada oscilación, la Rueda de escape, arrastrada por el Tren de ruedas, viene a rearmar la Lámina hasta una posición definida por un tope o un desenganche calibrado. Esta posición de rearme es idéntica en cada ciclo. La Lámina, así tensada al mismo valor cada vez, transmite luego su energía al Volante en forma de un Impulso de Amplitud constante. La Llave del mecanismo es que la tensión de la Lámina en el momento del Impulso no depende de la energía suministrada por el barrilete, sino únicamente de la geometría del sistema de rearme. Mientras el Barrilete disponga de suficiente energía para rearmar la Lámina hasta su posición de referencia, el Impulso entregado al Volante permanece idéntico.

5. El ciclo de Impulso y de rearme

El funcionamiento del Escape de fuerza constante se desarrolla en dos fases distintas y alternadas. Durante la fase de Impulso, la Lámina de fuerza constante se distiende desde su posición de rearme y transmite su energía al volante por medio de una Paleta o de un rol de Impulso. Esta energía es constante y calculada para mantener la Amplitud del Volante dentro de un rango óptimo. Durante la fase de rearme, la rueda de escape avanza un paso bajo el efecto del Tren de ruedas y devuelve la Lámina hasta la posición de tensión definida. Este rearme se produce durante la semioscilación del Volante que no recibe Impulso, de modo que el mecanismo no interfiere con el movimiento libre del Órgano regulador. El conjunto del ciclo debe estar diseñado para que el rearme sea siempre completo, incluso al final de la Reserva de marcha, con el fin de garantizar la constancia de la energía hasta el agotamiento de la reserva.

6. Tipos de realizaciones

Varios enfoques geométricos permiten realizar un Escape de fuerza constante. El más extendido utiliza una Lámina flexible de Acero o de silicio, tensada entre dos puntos fijos y rearmada por un pico o una espiga solidaria de la rueda de escape. Una variante emplea un resorte en espiral miniatura que desempeña el papel del órgano intermedio. Algunos diseños colocan la lámina en línea recta en el plano del movimiento, otros adoptan una configuración en escuadra o en arco. El silicio, utilizado desde los años 2000 para la fabricación de componentes relojeros, presenta ventajas notables para las láminas de fuerza constante: su gran elasticidad, su ausencia de fricción interna y su insensibilidad a las variaciones de temperatura hacen de él un material de elección. Algunas realizaciones excepcionales recurren a un remontoir interpuesto entre la rueda de gran promedio y la rueda de escape, integrando así los principios del remontoir y del escape de fuerza constante en un solo mecanismo.

7. Realizaciones históricas

La idea de proporcionar una fuerza constante al órgano regulador se remonta al siglo XVII, cuando los relojeros buscaron eliminar las irregularidades de la fuerza motriz en los instrumentos de precisión. En Inglaterra, el relojero Thomas Mudge (1715–1794) diseñó en el siglo XVIII mecanismos de fuerza constante aplicados a relojes de precisión. John Harrison, en sus trabajos sobre los cronómetros marinos, también desarrolló soluciones originales para regularizar la fuerza transmitida al Órgano regulador. En Suiza, en el siglo XIX, relojeros de precisión diseñaron relojes de fuerza constante destinados a los concursos de observatorio, donde la regularidad de marcha durante toda la Reserva de marcha se evaluaba rigurosamente. Estos instrumentos, producidos en muy pequeña cantidad, tenían como objetivo suprimir las variaciones de marcha relacionadas con el estado del armado. Su complejidad limitaba su producción a algunas piezas de excepción, generalmente realizadas para observatorios o instituciones científicas.

8. Dificultades de diseño

El diseño de un Escape de fuerza constante plantea varios desafíos técnicos interdependientes. El primero es la definición precisa de la tensión de rearme: cualquier variación en la posición de rearme de la Lámina repercute directamente en la energía del Impulso y anula el beneficio del mecanismo. El segundo desafío es la gestión de los rozamientos dentro del mecanismo de rearme. Un rozamiento variable entre el pico de rearme y la Lámina introduce una incertidumbre sobre la tensión final de la Lámina, fuente de error de marcha. El tercer desafío es la robustez al final de la Reserva de marcha: cuando el barrilete está casi distendido, la energía disponible para rearmar la Lámina puede volverse insuficiente, generando una parada brusca en lugar de una desaceleración progresiva. El empleo del silicio para la Lámina de fuerza constante ha permitido reducir notablemente los rozamientos y mejorar la repetibilidad del rearme. Hoy en día, el Escape de fuerza constante sigue siendo una Complicación poco frecuente, que exige una experiencia de diseño y Regulación que pocos talleres dominan por completo.