Los relojes mecánicos y su ajuste (I)

Nunca me llamó demasiado la atención el funcionamiento de los relojes mecánicos (siempre fui más de relojes de sol), pero resulta que hace aproximadamente dos años, la junta vecinal de mi pueblo (Castropodame), tuvo la buena idea de reparar un viejo reloj de torre ubicado  en la fachada de la Casa Consistorial. Yo nada tuve que ver con la reparación, que se llevó a cabo con la participación esencial de un experimentado relojero local y miembro de una saga de relojeros radicados en Bembibre, Julio Gundín Ramón y de otras personas más. Mi papel en esa historia se limitó a, valga la redundancia, recopilar y actualizar datos de carácter histórico sobre ese viejo reloj de torre (año 1887) que fue regalado al pueblo ni más ni menos, que por D. José Soto y Vega destacado político español. Fue alcalde de Burgos, senador, diputado y obtuvo el título de Grandeza de España y Conde de Encinas. Esa  actualización de los datos históricos (algunos ya eran conocidos desde hace años) la llevé a cabo junto a Fernando Iglesias Panizo. Pero ahora voy a otro tema y es que a resultas de ese asunto, se me ocurrió interesarme un poco por el funcionamiento de los relojes mecánicos y más en concreto por los de torre.

Se debieron inventar en la Edad Media, pero  lo que yo trataré de explicar (en base a mis conocimientos elementales de física), es porqué funcionan. Pues bien lo hacen debido principalmente a la fuerza de la gravedad terrestre. Si hubiere que hacer un esquema simple, lo más simple posible, de un reloj mecánico y en concreto de un reloj de torre como el de mi pueblo bastaría con tres piezas. Una de ellas es una rueda dentada (rueda motriz) que gira porque en su eje lleva enrollada una cuerda, cable o similar de cuyo extremo cuelga un peso. La fuerza de la gravedad terrestre tira del peso y hace que esa rueda gire hasta desenrollar por completo la cuerda de su eje, algo que haría con una velocidad angular cada vez más acelerada. Un peso que cae libremente desde una cierta altura lo hace con una velocidad cada vez mayor. En principio con una aceleración de 9,8 metros por segundo en cada segundo. La rueda motriz giraría pues cada vez más deprisa. En el caso de mi pueblo bajo el mecanismo del reloj hay un foso de cerca de 9 metros. Esa distancia en caída libre se recorre en 1,36 segundos…es obvio que lo de la caída libre no resulta práctico. Un mecanismo de este tipo no sirve como reloj. Hay que buscar el modo de que ese giro se realice no con una velocidad cada vez mayor, si no con un ritmo rigurosamente uniforme.

Para ello se dispone de otra pieza que es un oscilador. Esta segunda pieza es en esencia un péndulo, que lógicamente se mueve también debido a la fuerza de la gravedad. El oscilador se ha de fabricar de modo que mantenga la frecuencia de su oscilación constante independientemente de las condiciones de temperatura y humedad que afectan a los materiales con los que es fabricado ( en el que nos ocupa de eje de madera noble con lenteja metálica de latón). Ahora bien cualquier péndulo por perfecto que sea tiende a detenerse. El simple rozamiento con el aire o el rozamiento producido en el punto de giro hará que al cabo de un tiempo más o menos dilatado las oscilaciones vayan atenuándose primero y terminándose finalmente.

Para que esto no ocurra, es preciso que se suministre al oscilador la energía suficiente para compensar las pérdidas precitadas. La genialidad que algún o algunos pensadores tuvieron fue combinar el oscilador y  la rueda motriz, de tal modo que al girar esta proporciona un pequeño impulso al oscilador y así anula la tendencia del péndulo a detenerse. El engranaje correcto de la rueda motriz y el oscilador son la base de partida de un reloj mecánico. De este modo mientras la rueda motriz esté girando (a intervalos de tiempo eso sí); el oscilador no dejará de oscilar. El asunto de intervalos de tiempo es esencial. Si la rueda motriz no se detuviere por completo (aunque sea sólo durante una milésima de segundo o menos aún), la fuerza de la gravedad haría que la rueda se moviese cada vez más rápidamente.  Así lo explicó hace siglos Isaac Newton y que yo sepa nadie en el mundo ha sido capaz de desmentir, aquello de que una fuerza constante produce una aceleración constante y por tanto una velocidad cada vez mayor en el cuerpo o masa a la que se le aplica.

Es posible que a simple vista parezca que la rueda motriz y también el oscilador están continuamente en movimiento; pero si el ojo humano apreciase intervalos de tiempo infinitamente pequeños se vería que no es así. Hay una sucesión de parada-marcha-parada-marcha… es lo que nuestros oídos perciben como el que llamamos “tic-tac” de los relojes. Esto es debido a que los relojeros medievales y otros posteriores, trabajaron durante siglos con ahínco para lograr que el período de giro de la rueda motriz fuese rigurosamente uniforme. Entiendo que el objetivo final sería que por ejemplo una de las ruedas de la maquinaria del reloj diere una vuelta completa (360º) en exactamente una hora. El giro de esta sería el indicador de los minutos. Logrado esto y mediante una serie de ruedas dentadas conectadas a esta se podría conseguir otra rueda que girase 360º pero en 24 horas. Es relativamente sencillo calcular la relación de radios entre ambas. Mientras la rueda de los minutos gira 360º la de las horas girará sólo 30º.

Hecho esto, quedaba aún otra labor para asegurar la exactitud del reloj. Esta se aseguraba con un tercer mecanismo, ahora de regulación, constituido por una rueda dentada (rueda de escape) y un elemento con palas en sus extremos (ancora) que, engranando en los dientes de aquella, iba dejándola girar a intervalos constantes con ese inconfundible sonido de “tic-tac”.

Volviendo a la rueda motriz, vemos que está pues parando y arrancando continuamente y esos tiempos (muy pequeños) de parada-arranque-parada-arranque…combinados con el balanceo del oscilador es el mecanismo básico y primitivo del reloj, como he señalado. No tengo la menor idea de cuales han de ser las duraciones de esos tiempos. En un primer tanteo entiendo que han de ser intervalos de tiempo claramente cercanos a un segundo. Es más la duración de los tiempos de parada será a su vez inferior al de los tiempos de marcha. El objetivo final es que el giro completo de las ruedas (la motriz y otras) se realice en periodos de tiempo rigurosamente iguales. Si se logra que el paso de un minuto de tiempo, sea  siempre el mismo, ya sería un paso de enorme importancia.

No obstante está claro que no existe el movimiento perpetuo y que llegará un momento en que se detendrá la rueda motriz.  Sucederá inevitablemente cuando se haya desenrollado totalmente el cable que envuelve su eje. Para que eso no suceda existen los encargados (relojeros) de “dar cuerda” al reloj de torre. Esta labor consiste en elevar la pesa que hace mover a la rueda motriz, girándola ahora en sentido contrario antes de esa pesa haya logrado desenrollar todo el cable al que está sujeta. Si el relojero se despista el reloj se para. El relojero  desde el punto de vista de la física, es  una pieza más del reloj. Los relojeros también tenían la misión de  corregir los desfases (imposibles de evitar) del reloj. Pensemos que un error de sólo un segundo en una hora (la hora son 3600 segundos), ya supone en un día 24 segundos, en diez días 4 minutos y en un mes más de 10 minutos. En el caso de mi pueblo cada 4-5 días se debe subir la pesa que hace mover a la rueda motriz inicial. Imagino que el relojero aprovechará para corregir si es preciso la hora, tomando como referencia por ejemplo en estos tiempos, el reloj de teléfono móvil más fiable que un reloj de pulsera de cuarzo.

La energía potencial que acumula esa pesa al elevarla, se emplea pues en mover la rueda motriz y en compensar las pérdidas del oscilador para que no se detenga. Además una pequeña parte de esta, se perderá inevitablemente en el rozamiento del cable por ejemplo o en causar insignificantes desgastes en los puntos de contacto de ambas piezas. Esos desgastes al cabo del tiempo (un siglo por ejemplo), pueden acabar estropeando el reloj. Como en todo proceso de transferencia energética hay una parte más o menos grande de la misma que se gasta en funciones no deseadas. Por ejemplo al andar en el desgaste de los zapatos por rozamiento con el suelo.

Hoy en día tenemos a mano numerosos medidores de tiempo (el teléfono móvil, el reloj de pulsera, el del ordenador, el reloj de pared…) y si los contrastamos veremos que no hay coincidencia ni en los segundos, ni incluso tampoco en los minutos. En los años 30 (época de la II República) hay constancia documentada de que había un señor (también de nombre Julio Gundín Ramón), que se encargaba del “aseo, asistencia y conservación” del reloj público de Castropodame.  Entiendo que se trataba de  subir la pesa que tira de la rueda motriz y también ajustar si era preciso la hora. La cuestión es que no sé qué otro reloj se utilizaba para ese ajuste. Puesto que era relojero profesional y regentaba una relojería (en Bembibre),sabría muy bien cual debía ser el reloj o relojes de referencia para ajustar el reloj público.

No obstante y como veremos durante siglos fueron los relojes de sol los que servían de guía para poner en hora los relojes mecánicos. Esto lo explicaré en detalle en el próximo artículo. De momento con lo escrito es suficiente y sólo me queda agradecer a Fernando Iglesias Panizo la aportación de una serie de informaciones sobre este tema que yo desconocía.

  Bembibre 4 de marzo de 2024//Rogelio Meléndez Tercero