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1. Definición
El órgano regulador es el dispositivo oscilante que fija la cadencia de un movimiento relojero. El órgano regulador de los relojes portados (de bolsillo o de brazalete) es generalmente el tándem volante y espiral que forma un oscilador armónico cuya regularidad del período determina la precisión del reloj. Traduce la energía acumulada en el resorte motor en una sucesión de oscilaciones regulares, lo que condiciona la regularidad del conteo del tiempo.
2. Diferentes órganos reguladores
| Tipo de instrumento de medida del tiempo | Tipo de órgano regulador | Frecuencia | Precisión |
| Relojes | Péndulo | 0.5-1 Hz | Variable |
| Relojes mecánicos/relojes de sobremesa | Volante-espiral | 2.5-5 Hz | aprox. 5-10 s/día |
| Relojes electrónicos | Diapasón | 300-720 Hz | aprox. 5-10 s/mes |
| Relojes electrónicos | Cuarzo | 32’768 Hz | aprox. 1 s/mes |
| Relojes atómicos | Átomos (diferentes tipos) | 429’228’004’229’873 Hz | aprox. 1s/13 mil millones de años |
El péndulo : Es el más antiguo de los osciladores mecánicos. Consiste en una varilla de la cual está suspendida una masa cuya altura es generalmente regulable. Está presente en la mayoría de los relojes de pared y péndulos. Es a principios del siglo xVII que Galileo observa que el Período de un Péndulo es constante, sea cual sea su período de un Péndulo es constante, sea cual sea su amplitud (teoría de el isocronismo). Esta teoría será perfeccionada más tarde por Christiaan Huygens, quien inventará después el volante-espiral. Los péndulos permiten obtener excelentes resultados cronométricos. Lamentablemente, no pueden desplazarse en funcionamiento y por lo tanto no conciernen a la relojería de uso portátil. Los péndulos oscilan generalmente a frecuencias comprendidas entre 0,5 Hz y 1 Hz. Los movimientos, los golpes y las variaciones de temperatura influyen en la precisión de los relojes regulados por un péndulo.
El volante-espiral : Es el órgano regulador de la mayoría de los relojes mecánicos de pulsera. El volante-espiral fue inventado en 1675 por Christiaan Huygens. Esta verdadera revolución permite, desde su invención, transportar instrumentos de medida del tiempo (cronómetros de marina, relojes de bolsillo y luego relojes de pulsera) mientras funcionan. Se compone de un volante de inercia (el volante) y un resorte fino en forma de espiral (el espiral). La frecuencia de los oscilaciones de un volante-espiral está generalmente comprendida entre 2,5 Hz y 5 Hz. Es el tipo de órgano regulador que detallaremos en este capítulo.
El diapasón : es un órgano regulador destinado a los relojes electrónicos (alimentados por una batería). Se trata de una lámina de acero cortada en forma de diapasón. Un electroimán mantiene las oscilaciones de las láminas del diapasón por efecto piezoeléctrico. Tal oscilador funciona en el rango de frecuencias comprendido entre 300 Hz y 720 Hz. Las vibraciones del diapasón permiten accionar trinquetes encargados de hacer girar la rueda de segundos. Por ello, la aguja de segundos de un reloj regulado por un diapasón efectúa de 300 a 720 saltos por segundo y parece avanzar de manera continua. Este tipo de osciladores se utilizó brevemente a principios de los años 70 antes de ser superado por la tecnología del cuarzo. Gracias a su tecnología y al rango de frecuencias audibles del diapasón, los relojes equipados con dicho resonador emiten un sonido agudo continuo característico.
El cuarzo : El principio del cuarzo es el mismo que el del diapasón. Una corriente eléctrica continua hace vibrar un cristal de cuarzo tallado en forma de diapasón. Por efecto piezoeléctrico, el cuarzo entra en vibración oscilando a una frecuencia de 32 kHz (32 kHz). El cuarzo transforma la corriente continua que recibe en una corriente alterna de esa misma frecuencia de 32 kHz. El circuito electrónico del movimiento tiene la función de reducir esta frecuencia hasta 1 Hz para alimentar regularmente el motor paso a paso del reloj.
Átomos de cesio, de rubidio, de estroncio : El principio de tales órganos reguladores consiste en hacer cambiar de estado energético a los átomos de cesio 133 o de rubidio. Este cambio de estado induce una radiación electromagnética emitida por los electrones del átomo, cuya frecuencia es elevada y constante. Así, la frecuencia de oscilación de los átomos de cesio 133 es de 9 192 631 770 Hz y los últimos relojes atómicos de frecuencias ópticas permiten agitar electrones de estroncio a la frecuencia de 429 228 004 229 873,2 Hz. La deriva de precisión de tales relojes es de 1 segundo cada 13 mil millones de años (es decir, la edad del universo). Tales relojes sirven, además de para la medida del tiempo, para la observación astronómica, las ciencias y la física (investigación nuclear, guiado por satélites, sistemas de navegación, etc.).
3. Descripción y componentes (sistema de volante-espiral):
El órgano regulador de los relojes mecánicos está compuesto principalmente por un volante de inercia llamado Volante y un resorte en forma de espiral de Arquímedes llamado Espiral. El Volante está remachado en su Eje. En este mismo eje está fijado el extremo interior del espiral por medio de la virola (Figura 2 y Figura 3).
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El extremo exterior del espiral está, por su parte, fijado al puente del volante por medio del piton (espiga del espiral) (Figura 2 y Figura 4).
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A un ángulo α generalmente comprendido entre 60° y 70° con respecto al piton (espiga del espiral) (Figura 5, punto 1), la curva terminal del espiral pasa entre las dos clavijas de la raqueta (regulador) (Figura 5, punto 2). Las clavijas de la raqueta están embutidas a presión en la raqueta (regulador) (Figura 5, punto 3) que gira con un ligero apriete, concéntricamente al eje del volante.
Importante:
La presencia o la construcción de los diferentes componentes del Órgano regulador puede variar de un movimiento a otro (p.ej.: presencia opcional de la raqueta (regulador) o de un portapitón móvil).
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El Órgano regulador de un reloj mecánico comprende los siguientes componentes:
nota: La mayoría de los espirales de silicio integran el espiral, la virola y a menudo el piton en un solo componente monobloque.
4. Movimientos del volante espiral:
Durante el funcionamiento del reloj, el volante-espiral oscila concéntricamente alrededor de su eje, a ambos lados de su posición de equilibrio, también llamada «punto muerto» (Figura 7). Cuando el volante es empujado más allá de su posición de equilibrio (durante un impulso; ver el órgano de distribución), se arma el espiral. Cuando el impulso se da en un sentido, se arma el resorte en extensión (Figura 6), y cuando el impulso se da en el otro sentido, se arma el resorte en contracción (Figura 8). En ambos casos, se crea un par de retorno (momento elástico) que devuelve el Volante a su posición de equilibrio (Punto muerto) (Figuras 6 a 8).
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5. Relación matemática
La relación matemática del Volante y el Espiral es la siguiente (ver: el emparejamiento del Volante y el Espiral):
T = Período (s)
l = Momento de inercia del Volante alrededor de su eje (kg×m²)
C= Momento elástico (rigidez) del Espiral (N×m/rad)
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