Relojería I. Tecnologia. TECNOL.

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Tecnología

El reloj es un instrumento, aparato o máquina que sirve para medir el tiempo y señalar la hora. También se podría entender como reloj, y de hecho los primeros relojes conocidos son de este tipo, lo que hace perceptible el paso del tiempo o cualquier fenómeno periódico que permite dividirlo en unidades. La mayor parte de los relojes contienen un medio para producir regularmente una acción periódica, tal como el movimiento de un péndulo (v.), la oscilación de un muelle espiral, la de un volante, y modernamente la de un cristal piezoeléctrico o la comparación de una señal de alta frecuencia con la radiación de la estructura hiperfina del estado fundamental de los átomos.

Reloj mecánico. La acción periódica de un reloj mecánico depende del balanceo de un péndulo, o de la oscilación de un volante o de un muelle de volante, mecanismos capaces de repetir sus movimientos cíclicos con gran regularidad. Un mecanismo contador, consistente en un tren de engranajes con esfera calibrada y manecillas indicadoras, marca el número de oscilaciones transcurridas, aunque las graduaciones se encuentren en segundos, minutos y horas. Un peso o muelle suministra, en la mayoría de los casos, la potencia que se precisa para accionar los mecanismos oscilantes y contadores. En algunos tipos; los cambios de temperatura, aceleraciones, enrollamientos automáticos o la electricidad pueden servir para proporcionar la potencia. Por lo regular, un escape transmite la fuerza del mecanismo contador al oscilante. La exactitud del reloj depende en su mayor parte del escape.

Escape. Un escape típico de los que se presentan en los relojes de péndulo es el de retroceso. Consiste (fig. 1) en un áncora A, conectada con el péndulo y los dispositivos de balanceo por C. Poco después del paso por la posición central, un diente de la rueda escapa de las paletas B, o B2, la cual da un empuje que mantiene la oscilación. Entonces, la otra paleta se ajusta a otro diente, y la curva de la paleta fuerza ligeramente a la rueda hacia atrás. La reacción ayuda a invertir la oscilación del péndulo y a corregir el error circular. En el escape de palanca (fig. 2), utilizado en algunos relojes de muelle y en los de bolsillo, se ha sustituido el péndulo por un volante, cuya amplitud de oscilación es mucho mayor que la del péndulo. El volante y el escape están conectados únicamente cuando la paleta de impulso, fijada en el núcleo del volante, se encuentra en una muesca de la palanca. Cuando la paleta de impulso entra en una muesca, empuja a la palanca y entonces recibe un impulso de ella. La conexión entre la palanca y la rueda es parecida a la de la figura 1.

Motor. En los relojes de caja, el motor consiste en un peso colgado de una cadena arrollada sobre un cilindro; la cadena se va desenrollando por la fuerza de la pesa, que desciende lentamente y hace girar el cilindro que acciona el mecanismo; cuando la pesa llega al final de su recorrido puede remontarse, y la cadena queda otra vez arrollada sobre el tambor. En algunos tipos de relojes de pared, en los de sobremesa y en los portátiles, la energía para su funcionamiento es proporcionada por un muelle espiral de acero templado. La extremidad exterior del resorte se halla unida a un punto fijo, y la otra va sujeta a un eje cilíndrico capaz de girar sobre sí mismo, y que al hacerlo pone en tensión el muelle.

Un tipo especial de reloj mecánico es el marino, que indica la hora que se cuenta en el primer meridiano, la cual, comparada con la del lugar de la observación, da a conocer la longitud de éste con relación al primero. Otra variante de los relojes mecánicos es el eléctrico, provisto de un volante movido directamente por un electroimán alimentado por una pila eléctrica, cuya corriente es interrumpida mediante un contacto, accionado por el volante mismo, en un momento dado de su periodo de oscilación.

Reloj de cuarzo. Utiliza el efecto piezoeléctrico del cristal de cuarzo. Cuando vibra un cristal de cuarzo se produce una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus caras. El cristal tiene una frecuencia de vibración natural que depende de su tamaño y forma, y si se le coloca en un circuito eléctrico oscilante que tenga su misma frecuencia, se producen dos efectos simultáneos: el cristal vibra en su frecuencia natural, y la de todo el circuito se hace igual a la frecuencia natural del cristal. En el reloj se amplifica la corriente alterna del circuito oscilante, y la frecuencia se subdivide por etapas desde 100 a 1 Kc., moviendo finalmente un motor sincrono y un conjunto de engranajes que marcan la hora mediante unas manecillas. Con el reloj de cuarzo se alcanzan precisiones de algunas milésimas de seg. por día.

Reloj atómico. Su frecuencia de regulación viene determinada por la frecuencia de resonancia natural de átomos o moléculas de sustancias adecuadas. Estas frecuencias son del orden de 1010 c. por seg. La precisión típica es del orden de 0,01 seg. por año. Las frecuencias básicas se obtienen: a) a partir de la estructura hiperfina (desdoblamiento de líneas aspectrales debido al momento magnético del núcleo) del estado fundamental del cesio atómico en el entorno de 9.192 megaciclos por seg. (Mc/seg.); b) la estructura hiperfina del estado fundamental del rubidio a 6.835 Mc/seg.; c) una frecuencia de inversión del amoniaco a 23.870 Mc/seg.

Casi todos los sistemas de relojes atómicos trabajan de la forma siguiente: un resonador de cristal de cuarzo, oscilando a la frecuencia de unos pocos Mc/seg., es multiplicado hasta la frecuencia atómica en estudio. Los átomos bajo observación se someten a una radiación electromagnética de frecuencia cercana a su frecuencia de resonancia. Se dispone algún mecanismo para que si la frecuencia generadora del oscilador de cuarzo es demasiado baja se origine una tensión de error de signo opuesto. Con estas tensiones de error se realimenta la frecuencia del oscilador de cuarzo, de modo que se estabiliza a un valor fijo y conocido. La señal de error se deriva de manera distinta en cada uno de los casos a), b) y c), anteriormente expuestos, y que dan lugar a los relojes de haz atómico, de células de gas de rubidio y de maser (v.) de amoniaco, respectivamente.

V. t.: MEDIDA IV; MASER; MATERIA II, 3.

J. A. BUJALANCE.

BIBL.: H. JUNCtc, Der rechnende Uhrmacher, Knapp 1959; L. LEHOTZKY, Mechanische Uhren mil Fachzeichnen, Viena 1960; J. NEEDHAM, Havenly clockwork (the great astronomical clocks of medieval China), Cambridge 1960; P. MADRE, L’horloge atomique d 1’heure francaise, "Science et Vie" 50 (1961).