thumb|220px|Maquinaria del reloj de la torre de la colegiata de San Miguel de Ampudia, fechado en 1636. Un reloj mecánico es un tipo de reloj que utiliza un procedimiento mecánico para medir el paso del tiempo, distinguiéndose de aquellos que miden el tiempo a partir de un fenómeno natural mensurable (como los relojes de sol, las clepsidras, o los relojes basados en la oscilación del cuarzo, que además incorporan componentes electrónicos).
Técnicamente hablando, la maquinaria que está en el interior de un reloj se llama calibre, y es producto del diseño relojero. La parte externa y sus ornamentos (llamada caja) pueden ser considerados más bien un producto de la joyería, de manera que algunas marcas de relojes diseñan el parte externa y montan calibres internos de otras manufactureras diferentes.
Principios básicos
thumb|right|200px|Mecanismo básico de escape, en este caso de un reloj cuyo péndulo hace de oscilador En su diseño simplificado, un mecanismo de relojería mecánico se compone de tres elementos mínimos:Manual del Reloj Mecánico por Pedro Izquierdo (en PDF) . Consultado el 13 de marzo de 2014. un motor, un rodaje y un órgano regulador. Los dos últimos elementos deben estar unidos por un escape. El motor suele ser un muelle o resorte (también llamado resorte principal) que acumula energía. Normalmente es una lámina de metal que se enrolla sobre sí misma, acumulando la energía que hace moverse a todo el mecanismo. Al proceso de enrollar el muelle se le llama dar cuerda, o más propiamente, remontuar, algo que en los relojes mecánicos más simples debe hacerse periódicamente.
El motor transmite su energía a un tren de rodaje o conjunto de ruedas que descomponen esa energía acumulada. A los ejes de esas ruedas irán unidas las agujas (o más propiamente, las manecillas) que desde el exterior del mecanismo permiten consultar la hora en una esfera. Las ruedas giran de manera solidaria, de manera que la rueda de las horas da una vuelta completa cada doce horas, y al hacerlo hace girar la de los minutos una vez cada hora, que a su vez hace girar la de los segundos una vez cada minuto. La perfecta coordinación entre las agujas se consigue mediante el estudio de los radios y la medición de los dientes de cada engranaje.
El tercer elemento es el oscilador o regulador. Se encuentra en el otro extremo del tren de rodaje, y sirve para contener y dosificar la energía liberada por el motor. De no existir el oscilador y el escape que lo une al tren de rodaje, toda la energía acumulada se descargaría sin control. Para evitar eso, es necesario dosificar esa descarga, y de eso se encarga el oscilador, un elemento que funciona de manera alterna (normalmente mediante un giro) y que acciona el escape, que a su vez libera el tren de rodaje para que avance un poco con cada movimiento del oscilador, haciendo girar así las manecillas del reloj hacia adelante con velocidad constante. Ese mecanismo (oscilador y escape) es lo que produce el característico "tic-tac" de todos los relojes mecánicos.
Sobre ese esquema básico cada reloj puede incorporar otras funciones (llamadas en relojería complicaciones), como marcar el día del mes o de la semana, o el año, o las fases lunares, subdividir los segundos o hacer sonar una alarma o melodía. Asimismo, cada calibre puede introducir mejoras técnicas, como sistemas antichoque (como el incabloc), sistemas contra el rozamiento, mecanismos para compensar el movimiento del usuario o parar o cargarse de energía con el movimiento del usuario. Hay incluso mecanismos que permiten remontuar un reloj mediante los cambios de temperatura ambiente, como el modelo Atmos.
thumb|Video explicativo del funcionamiento de un reloj mecánico
Características técnicas generales
Estos relojes evolucionaron en Europa en el de los relojes accionados por resortes, que aparecieron en el . Desde el punto de vista técnico, la relojería mecánica debe su capacidad para medir el tiempo a la invención del mecanismo de escape. A partir del funcionamiento de los grandes relojes de fachada, situados en campanarios y fachadas, y mediante los avances progresivos en materia de micromecánica, se fueron reduciendo los tamaños, hasta llegar a los relojes de pulsera.
El funcionamiento de un reloj mecánico está sometido al rozamiento de todas sus piezas, al desgaste de las mismas, a la pérdida de lubricación, a las variaciones de temperatura y humedad, a su vulnerabilidad a los golpes o al movimiento de quien en su caso lo porta, por lo que su precisión es variable, si bien fueron la principal forma de medir el tiempo hasta la aparición en los años 70 de los relojes de cuarzo, basados en la tecnología electrónica, y que son mucho más exactos. Los relojes mecánicos, por esa razón, necesitan un mantenimiento periódico, que si se realiza adecuadamente puede prolongar su vida por décadas, y en los más resistentes y mejor diseñados, por siglos.
thumb|Reloj de pulsera mecánico
A pesar de las desventajas en precisión y delicadeza siguen usándose por razones estéticas, sentimentales o de estatus asociadas a su mecanismo o su diseño interior o exterior. Suelen tener un precio mayor a un reloj de calibre electrónico equivalente, si bien muchos relojes mecánicos de fabricación actual pueden tener precios inferiores al de un reloj digital.
Hoy en día se siguen fabricando relojes mecánicos, si bien en menor cantidad que antes de la introducción del cuarzo, y se continúan patentando innovaciones y complicaciones mecánicas. Una de las empresas más reconocidas que se dedican a la manufactura de calibres es ETA. Algunas marcas de lujo como Rolex fabrican sus propios calibres, y existen manufactureros más populares, como Seiko, Orient o Raketa, que fabrican relojes muy precisos a precios más bajos.
Funcionamiento y partes
El funcionamiento del reloj es sencillo. Manualmente se da cuerda al reloj y el resorte principal del barrilete se enrosca almacenando energía potencial. A través del tren de engranajes se transmite la energía del resorte principal hasta llegar al oscilador. La rueda E gira pero de forma controlada ya que otra fuerza del espiral del oscilador hace que al ser empujado hacia un extremo este reaccione ejerciendo una fuerza contraria, se consigue que el ancora oscile dejando pasar un diente de E cada dos alternancias.
Podemos examinar estas cinco partes:
Energía (del barrilete B) Ruedas o engranajes (B C T F y E) Escape (pieza en contacto con E) Regulador (rueda con resorte muy delgado que oscila) Dial (que permite ver la hora)
Las piezas esenciales del mecanismo Ver Manual del Reloj Mecánico por Pedro Izquierdo (en PDF) . Consultado el 13 de marzo de 2014. pueden observarse en la imagen a continuación:
700px|centro|Movimiento típico de un reloj mecánico. Se destaca el tren de engrajes thumb|Barrilete
Barrilete o cubo: Letra B en la figura, es una caja circular que contiene el resorte motor, cuerda o resorte principal, que es una lámina de metal dentro del barrilete enrollada en forma de espiral. Un extremo llamado ojete se engancha en el eje del tambor del barrilete. El otro extremo se llama brida y va sujeto a una parte interior del tambor. El cubo tiene tres partes: el tambor que contiene un engranaje solidario a él, una tapa que cubre el resorte y un eje. Su función es dar energía al reloj a través del resorte principal usando el engranaje fijo al barrilete. Tren de rodaje: Son todos los engranajes principales involucrados en el reloj, desde el solidario al barrilete B hasta la rueda de escape E. Los engranajes tienen piñones al centro fijos a estos. Por lo tanto, si se mueve el engranaje C también lo hace el piñón c. Su función es aumentar el número de revoluciones por unidad de tiempo desde el barrilete que gira muy lentamente hasta los engranajes de minutos y segundos. También permitirá a través de un diseño inteligente de dientes de engranajes que cada uno gire una vuelta completa en una hora (mostrando los minutos). Barrilete o rueda primera: Designado con la letra B Centro o rueda segunda: Etiquetado con la letra C, es la rueda de los minutos. Normalmente la aguja que marca los minutos se ubica en el centro de este engranaje. Da una vuelta completa en 60 minutos. Rueda tercera: Designada con la letra T, su función es cambiar el sentido de giro. Si esta rueda no existiera la aguja de los minutos giraría en un sentido y el de los segundos en el contrario. También es necesaria para conseguir las 3600 vueltas de la última rueda de escape E. Cuarta rueda: Designada con la letra F. Habitualmente mide los segundos. Rueda de escape: Es el último engranaje, y está en contacto con el oscilador.
Rueda del balancín o volante: Extremo derecho en la figura. Es la rueda que vibra oscilando en un sentido y luego en el contrario, y que está conectada a un muelle espiral. Su objetivo es oscilar y sacar de reposo al áncora.
Regulador: Como los engranajes son fijos, para modificar la precisión del reloj se hace actuando sobre el regulador, que gobierna la longitud de la espiral. Mientras mayor sea su longitud, menor será su frecuencia.
Espiral: Extremo derecho en la figura. Es un fino alambre, que en uno de sus extremos está sujeto al volante del oscilador y en el otro a una parte fija del reloj. Esta parte fija puede moverse así adelante o hacia atrás levemente para atrasar o adelantar el reloj, según indicaciones grabadas en el calibre.
Áncora: Es una pieza que normalmente tiene un extremo en el oscilador y el otro en forma de c en contacto con la rueda de escape (E). Su función es evitar que todas la cuerda se pierda en un giro rápido y descontrolado. Con ayuda del regulador, hace pasar un diente del engranaje cada vez que E completa dos alternancias.
Escape: Es un grupo de piezas formadas por la rueda de escape (E), el áncora y el platillo ubicado al centro del volante. Convierte el movimiento rotatorio en oscilatorio.
Joyas: Se usan para reducir la fricción y minimizar la energía necesaria para mover las diferentes partes de un reloj. Generalmente están hechas de rubí sintético. Originalmente se usaban piedras naturales, pero solo en los relojes más finos.
Sistema antichoque: Para proteger los ejes del mecanismo contra los choques que pueda sufrir el reloj, se usan varios sistemas antichoque, como el Incabloc, el Etachoc (ETA) o el Diaschock (Seiko).
Cojinetes de joyas en los relojes
thumb|250px|Cojinete de joya y piedra angular utilizados en el pivote del volante thumb|250px|Cojinete de 'joya perforada' ordinario
Los cojinetes de joya fueron inventados e introducidos en los relojes por Nicolas Fatio de Duillier y por Pierre y Jacob Debaufre alrededor de 1702 para reducir la fricción. No se generalizaron hasta mediados del . Hasta el se pulían a partir de diminutos trozos de gemas naturales. En los relojes solían emplearse joyas elaboradas con granates, cuarzo o incluso con cristal, y solo los relojes de alta calidad usaban zafiros o rubíes. En 1902, se inventó un proceso para hacer crecer cristales de zafiro artificiales, lo que hizo que las joyas fueran mucho más baratas. Las joyas de los relojes modernos son todas de zafiro sintético o (normalmente) rubí, hechas de corindón (Al2O3), una de las sustancias más duras conocidas. La única diferencia entre el zafiro y el rubí es que se han añadido diferentes impurezas para cambiar el color, no hay diferencia en sus propiedades como cojinete. La ventaja de utilizar joyas es que su superficie pulida ultradura tiene una fricción menor con el metal. El coeficiente estático de fricción del acero sobre el acero es de 0,58, mientras que la del zafiro sobre acero es de 0,10-0,15.
Propósitos