El principio de resonancia se conoce y observa desde hace mucho tiempo, aunque su apreciación científica había seguido una trayectoria lenta. Subyace en el tejido mismo del universo, desde la partícula subatómica más pequeña hasta las galaxias más grandes, pero se manifiesta de forma más tangible en el campo de la mecánica pura.
En relojería, la resonancia es la base de todo reloj mecánico, ya que garantiza que el volante y la espiral oscilen a la misma frecuencia. El mismo principio subyace también a la importancia de un ritmo más elevado en los relojes de pulsera, ya que el volante tiende a experimentar las mayores perturbaciones cuando la frecuencia de los movimientos de la muñeca se aproxima a la del volante.
Sin embargo, cuando se trata específicamente de su aplicación en forma de oscilaciones acopladas – dos péndulos o balancines que siguen el ritmo el uno del otro de forma sincronizada y estable, la resonancia se ha mantenido de forma experimental durante la mayor parte de su historia y sigue siendo una rareza hoy en día. Término derivado originalmente del campo de la acústica, la resonancia se produce cuando dos frecuencias vibratorias cercanas se sincronizan, absorbiendo mutuamente su energía y llegando finalmente a la misma frecuencia.
Este fenómeno fue reconocido por primera vez por Galileo Galilei (1564-1642) a principios del siglo XVII, cuando emprendió el estudio de las oscilaciones pendulares, aunque en una excitación no armónica. Aprendió que un péndulo pesado puede moverse de su posición de reposo simplemente soplando contra él con una frecuencia que coincide con la del péndulo. Sin embargo, fue el científico holandés Christiaan Huygens (1629-1695) quien, además de ser el primero en presentar un reloj de péndulo fiable, descubrió el efecto de las oscilaciones acopladas en la forma a la que hoy nos referimos más comúnmente cuando hablamos de relojes de resonancia.
Mientras estaba postrado en cama por una breve enfermedad, Huygens observó que dos relojes de péndulo idénticos, que estaban suspendidos de una viga de madera común, empezaban a mostrar un movimiento simpático. Es decir, los péndulos oscilaban en perfecta sincronía con el mismo periodo y amplitud, pero en direcciones opuestas. Tras recuperarse, Huygens realizó una serie de experimentos para identificar la causa de este comportamiento y llegó a la conclusión de que se debía al débil acoplamiento de los dos relojes.
Sus descubrimientos servirían más tarde de base a los trabajos pioneros de Antide Janvier (1751-1835), relojero real de Luis XVIII, que aplicó el principio a tres relojes, cada uno con doble péndulo accionado por dos sistemas distintos: el reloj de doble péndulo de caja larga nº 400, el regulador de pared de doble péndulo nº 453 y el regulador de acoplamiento nº 470. Abraham-Louis Breguet (1747-1823) también experimentó el fenómeno en relojes – Breguet nº 3177 y nº 3671 – antes de convertirse en el primer horólogo en conseguirlo en relojes de bolsillo – Breguet nº 2788, 2794 y 2667.
La fórmula de la resonancia
Tras el hito de Breguet, la resonancia en relojería se detuvo durante más de dos siglos. Con el tiempo, sus experimentos y descubrimientos, tal y como desvela George Daniels en su libro El arte de Breguet, resultarían fundamentales para proporcionar una introducción mecánica a su uso en la relojería contemporánea y, además, al descubrir el mínimo efecto que tenían las corrientes de aire sobre el acoplamiento, ofrecieron un punto de partida a los relojeros para mejorar el fenómeno.
Los relojes de bolsillo de resonancia de Breguet fueron descritos por Daniels como “ejemplos de un experimento para demostrar la teoría de la dinámica de Breguet, aplicada a los cuerpos oscilantes”. Aunque era un fenómeno conocido en los relojes de péndulo, Breguet reconoció sus ventajas en los guardatiempos portátiles. Daniels prosigue: “Con estos relojes, Breguet se preocupaba por eliminar las pequeñas variaciones de marcha debidas a errores de construcción y de ajuste del reloj. Sus experimentos con relojes le llevaron a la conclusión de que toda la materia que componía el armazón estaba en continuo movimiento microscópico con la vibración del péndulo. Se dio cuenta de que el mismo fenómeno debía producirse en un sistema de volante, donde el movimiento se transmitiría a la platina del reloj por el acoplamiento del volante y el muelle en el límite del arco de vibración. Si se emplearan dos sistemas en sentido contrario, el movimiento del plato se igualaría y anularía. En el caso de que un sistema ganara o perdiera con respecto al otro, el movimiento inducido del plato actuaría favorablemente para reducir la vibración.”
Los relojes de bolsillo de Breguet se construían de forma que la distancia entre el volante pudiera ajustarse para evaluar hasta qué punto la perturbación del aire influiría en el efecto de la resonancia. Incluso instaló una fina protección de acero liso alrededor de los volantes para aislarlos en el nº 2788 y dejó constancia de sus descubrimientos en sus notas: “Me sorprendió mucho comprobar que [la turbulencia del aire] influía en el mecanismo mucho menos que el esfuerzo que se concedían entre sí por la impulsión de sus movimientos mutuos.”
Breguet llegó incluso a colocar el reloj en una cámara de vacío. En el mismo conjunto de notas sobre sus experimentos, Breguet continúa explicando: “El primero de estos relojes dobles [nº 2788] estuvo tres meses en manos de M. M. Bouvard y Arago sin que las agujas de los segundos se separasen ni la más mínima parte de un segundo; fue puesto dos veces en el vacío y mantenido en ‘vacío absoluto’ durante 24 horas, así como llevado, colocado en posición horizontal y colgado de una cadena sin dejar de mantener los segundos”.
Con ello, Breguet llegó a la conclusión de que la resonancia dependía principalmente de la transmisión de vibraciones a través de una placa de movimiento y tenía menos que ver con la proximidad o la fricción del aire. Esta observación crucial reduciría el foco de mejora para inducir el fenómeno.
Diferentes trazos
El primer relojero que consiguió incorporar el efecto de resonancia en un reloj de pulsera no fue otro que François-Paul Journe. En el año 2000, presentó el Chronomètre à Résonance, inspirado en el reloj nº 3177 de Breguet, que había encontrado durante su época de restaurador.
Lograr el efecto de resonancia en un objeto móvil como un reloj de pulsera es una hazaña considerable, sobre todo cuando se basa exclusivamente en la transmisión de energía a través de una platina compartida, sin ninguna conexión mecánica. Los índices de ambos volantes deben ajustarse lo más cerca posible el uno del otro sin dejar de ser de muelle libre, ya que el hecho de tener un regulador de índice reduce el efecto de la vibración ejercida sobre la platina. Mientras que Breguet señaló que cada volante debía regularse con una desviación de 20 segundos al día con respecto al otro, Journe descubrió que en un reloj de pulsera debían ajustarse con una desviación de cinco segundos al día, ya que la fuerza motriz es menor.
En el Chronomètre à Résonance, la corona situada a las 12 horas da cuerda simultáneamente a los dos barriletes, cada uno de los cuales acciona un tren de engranajes independiente que acciona una indicación secundaria de la hora en la esfera. En particular, una cremallera fijada a la espiral permite ajustar la proximidad de ambos barriletes.
El Chronomètre à Résonance original se fabricó entre 2000 y 2019, antes de que Journe introdujera un nuevo movimiento de resonancia, el calibre 1520, en el año del 20º aniversario del reloj. En el nuevo movimiento, los trenes de engranajes gemelos son accionados por un único barrilete, gracias a un diferencial que divide la potencia a cada tren. Además, cada tren de engranajes está equipado ahora con su propio remontoir d’égalité que se recarga cada segundo para resolver el problema del torque desigual que recibe cada volante al desenrollarse el muelle real. Como resultado, cada volante alcanza una amplitud más constante y, en consecuencia, un mayor grado de estabilidad de marcha. Al unísono, estas propiedades se acentúan.
Mientras que el reloj de resonancia de Journe se basa en la transmisión de energía vibratoria de la espiral al volante y a la platina compartida, otros relojeros han ideado nuevas soluciones para mejorar el fenómeno, especialmente Armin Strom.
El Armin Strom Mirrored Force Resonance de 2016 supuso un gran salto adelante, ya que se basó en esfuerzos y experimentos anteriores y los mejoró reforzando la estructura de acoplamiento entre dos osciladores. Desde entonces, la marca se ha convertido en una de las pocas relojeras en crear relojes de resonancia producidos en serie. De hecho, ha desarrollado un método tan eficaz y fiable para lograr la resonancia hasta el punto de que gran parte de la marca se basa en esta única solución. Su secreto reside en un muelle de embrague patentado que une las curvas terminales exteriores de ambas espirales para proporcionar una conexión más directa y robusta, induciendo eficazmente el fenómeno sin tener que depender de la transferencia de vibraciones a una platina compartida.
El muelle se clava en los vástagos de la espiral y rodea las ruedas del volante, formando la forma de una mariposa, y se fija a los puentes del volante por ambos extremos. Cuando una espiral se enrolla y desenrolla, transmite una pequeña cantidad de energía vibratoria a la otra directamente, influyendo y amplificando así la vibración de cada una para lograr una marcha promediada y más estable. Este muelle de acero de forma única también contribuye a la resistencia a los golpes. En caso de choque o perturbación, sólo hacen falta unos minutos para que ambos equilibrios vuelvan a vibrar en sincronía, lo que lo convierte en uno de los métodos más rápidos y eficientes del mercado para lograr la resonancia en un reloj de pulsera. Su relativa simplicidad de construcción, reproducibilidad, robustez y fiabilidad representan un nivel de logro totalmente diferente que sigue siendo inigualable por cualquiera de su clase.
Uno de los desarrollos más exóticos en este campo es la resonancia volante Haldimann H2, lanzada en 2005. A diferencia de los relojes de resonancia antes mencionados, en los que hay dos trenes de engranajes y osciladores independientes, el H2 Flying Resonance es un tourbillon que, por su diseño, es accionado por un único tren de engranajes.
La jaula del tourbillon alberga dos equilibrios y escapes. Dado que un escape controla la velocidad de desenrollado de un muelle real, en teoría un solo tren de engranajes no puede accionar dos escapes. Por ello, una rueda de escape está equipada con un muelle remontoir para evitar que el sistema de transmisión se bloquee, lo que permite cierta amortiguación y, en cierto modo, desacoplar los escapes. Además, las espirales del H2 Flying Resonance están unidas físicamente por un muelle recto que permite la transmisión directa de las vibraciones, lo que, una vez más, favorece el fenómeno.
El segundo relojero en incorporar el efecto de resonancia en un reloj tourbillon es Vianney Halter. El Deep Space Resonance Tourbillon es visualmente impresionante, ya que ambos volantes están alojados en un tourbillon central de triple eje. La jaula más interna gira sobre el primer eje una vez por minuto. Esta jaula se asienta en una estructura transversal que gira alrededor de un eje horizontal en seis minutos y toda la estructura está a su vez montada sobre una cuna que completa una revolución sobre su eje vertical en 30 minutos. Pero, sobre todo, bajo toda esta extravagancia cinética se esconden soluciones novedosas para potenciar el efecto de resonancia. Los dos conjuntos de volante están montados opuestos y coaxiales entre sí en la cuarta rueda fija en una construcción de tipo pilar, mientras que las dos espirales comparten un soporte de espárrago común.
Aunque estas soluciones pueden haber quedado eclipsadas en el Deep Space Resonance Tourbillon, han recibido su merecido protagonismo en La Resonance, un reloj que sólo funciona con la hora y que se ha presentado este año. El movimiento tiene una construcción particularmente intrigante para un reloj de resonancia, ya que se construyó sin placa base. En su lugar, los engranajes están sujetos por puentes y pilares de titanio, finos pero robustos. Convencionalmente, la transmisión de las vibraciones depende de la fuerza lateral ejercida por el muelle de espiral sobre la placa base, lo que convierte a esta última en un componente crucial para que se produzca la resonancia. Pero sin él, había que introducir otras soluciones para proporcionar una conexión física. Así, como en el Deep Space Resonance Tourbillon, ambos volantes están montados en un puente común, mientras que los vástagos de la espiral están fijados a un soporte compartido, estableciendo esencialmente una conexión física directa, a través de la cual las pequeñas vibraciones pueden atravesar rápidamente con mínimas perturbaciones.
Panorama general
A pesar de su larga historia, los relojes que incorporan el fenómeno de la resonancia siguen siendo escasos, y por razones prácticas. Su producción es compleja y costosa, ya que se trata de dos movimientos en un reloj, lo que requiere el doble de ruedas y piñones. Además, las fuerzas de acoplamiento entre dos osciladores de un objeto en movimiento son pequeñas y débiles. Hacerlos coincidir es una tarea minuciosamente compleja y acoplarlos es igualmente difícil.
Como tales, casi no merecen la pena, si se comparan con las alternativas convencionales, micro, pero suficientemente fiables, que se utilizan en la relojería moderna para lograr una mayor estabilidad de marcha. Al mismo tiempo, la investigación y el esfuerzo en este campo son un reclamo cuando dan resultados. Resulta extraordinariamente fascinante ver cómo el concepto de oscilaciones forzadas es llevado más allá con ingeniosas mejoras por un variado puñado de relojeros independientes. Independientemente de que el esfuerzo pueda parecer superior a su efecto práctico, no resta mérito a la ingeniosa ingeniería implicada en la construcción de movimientos lo suficientemente propicios para albergar el fenómeno. Más allá de eso, aprovechar y manipular un fenómeno que se produce en la naturaleza en beneficio del cronometraje es algo realmente especial y no deja de ser magia.
Traducción: EC
