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Reloj; la verdadera máquina del tiempo

Mientras físicos y artistas ñoños se rebanan los sesos para crear una máquina del tiempo, el común de los mortales usa diariamente este aparato: el reloj.

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Reloj

Se denomina reloj al instrumento que mide el tiempo (días, años, fases lunares, etc.) en unidades reconocibles (horas, minutos o segundos). Su objetivo principal es determinar la hora actual (daaaa), aunque existen otros instrumentos que comparten la misma lógica (medir el tiempo), pero tienen otras funciones, como medir la duración de un suceso (cronómetro) o activarse a una hora específica (alarma).

Los relojes existen desde la antigüedad, pero con la revolución industrial han evolucionado hasta convertirse en modelos de precisión, además de entregar mayores prestaciones, variados diseños (unos más ñoños que otros) y nuevas tecnologías. Es uno de los instrumentos más populares en el mundo, ya que prácticamente todos poseen uno o más, de diferentes modelos, tamaños y colores.

Relojes hay en todas las cosas, desde los teléfonos a los microondas, desde los modelos de pulsera a los de bolsillo, de pared, de péndulo, digitales, análogos y un largo etcétera. Debido a esta gran variedad de formas y estilos, además de su función práctica, el reloj también se ha convertido en un objeto de culto, por cuanto puede ser una joya, un símbolo de estatus o un simple capricho ñoño. Un buen ejemplo de lo que hablo es lo que pueden encontrar en este link.

Historia del reloj

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Los primeros en mencionar el reloj son los egipcios; ellos inventaron las clepsidras y los relojes de sol en tiempos de los Ptolomeos. Desde su invención, desarrollo y posterior desuso, pasaron varios milenios y aunque no hay muchas certezas, se cree que los grandes relojes de pesas y ruedas fueron desarrollados en occidente por el monje benedictino Gerberto (papa Silvestre II, finales del siglo X), probablemente basado en los relojes creados en el Imperio bizantino. Según otras fuentes, el primer reloj mecánico es el de Richard de Wallingford, abad de San Albano, que vivió en Inglaterra hacia 1326, pues al parecer la invención de Gerberto era un reloj de sol.

El siguiente avance de la máquina del tiempo debió esperar 300 años y fue Pedro Bell de Núremberg, quien imaginó los relojes de bolsillo, aunque su aspecto les valió el nombre de «huevos de Núremberg». En 1647, Christiaan Huygens aplicó a los relojes de torre y de pared un fantástico descubrimiento de Galileo: el péndulo. Además, el mismo Galileo Galilei desarrolló el muelle de espiral para los relojes de bolsillo. Por su parte, el ginebrino Gruet aplicó al reloj la cadenilla de acero, que sirve para transmitir el movimiento del tambor al cono, sustituyendo las cuerdas de vihuela empleadas hasta entonces. Pocos años después se inventarían los relojes de repetición.

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Como se puede ver, durante los milenios el hombre desarrolló y perfeccionó su máquina del tiempo, razón por la cual existe una gran variedad de relojes propulsados por diferentes energías, pero actualmente en su mayoría son mecánicos y electrónicos, y una infinidad de relojes para uso personal (de pulsera, de bolsillo, en el teléfono, etc.) o de uso general (relojes de pared, de torre, paneles públicos y en cuanto aparato digital exista).

También existen una gran cantidad de compañías relojeras, de países como Alemania, Suiza, Japón, China, Reino Unido, Estados Unidos y Rusia. Es debido a esta amplia variedad de orígenes, formatos y tecnologías, que finalmente en todo el mundo se llegó a un acuerdo respecto de la forma en que se debe mostrar la hora. En el formato analógo existe una escala fija y dos agujas que giran a velocidad constante; la aguja corta y ancha indica las horas, y tarda doce horas en completar una vuelta, la aguja delgada y larga, indica los minutos y tarda una hora en completar una vuelta a la esfera del reloj. Puede existir una tercera aguja en el mismo eje o con un eje distinto, que señala los segundos y tarda un minuto en dar una vuelta completa. En el caso de los relojes digitales, hay 2 grupos de 2 dígitos cada uno, separados por el signo de dos puntos (:), los dos primeros indican la hora en formato de 24 o 12 horas; el segundo grupo de dígitos indica los minutos en un rango del 0 al 59, en algunos casos puede existir un tercer grupo de dos dígitos que indica los segundos en el mismo rango (0 a 59 segundos).

Tipos de máquinas del tiempo

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Cronógrafo

Los cronógrafos son relojes muy precisos (normalmente hasta las milésimas de segundo) y son utilizados para medir intervalos de tiempo, por ejemplo en pruebas deportivas o experimentos científicos.

Cronómetro

Entre los ñoños de la relojería, este término se refiere a aquellas máquinas del tiempo que son certificados por el COSC (Control Oficial Suizo de Cronometría).

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El reloj de bolsillo es mi favorito; se inventó en Francia a mediados del siglo XV, gracias a la aplicación en la relojería del muelle espiral. Al principio tenían forma cilíndrica y desde el comienzo del siglo XVI, Núremberg se transformó en la capital del reloj del bolsillo, gracias a su característica forma ovoide, de donde deriva el nombre de huevos de Núremberg.

Reloj de pulsera

Fueron inventados para las mujeres pero durante la Primera Guerra Mundial se hicieron populares entre los hombres de las trincheras. Desde entonces su uso es generalizado, aunque se dice que el tamaño de la esfera del reloj determina su “sexualidad”.

Reloj de torre

Antes de que existieran los relojes de uso personal (de pulsera y de bolsillo) se inventaron relojes muy grandes, de mecanismos complicados y pesados que se colocaban en lo alto de torres y campanarios, para que los ciudadanos conozcan la hora. Estos relojes usaban una campana grande y sonora, que sonaba cada hora, o cada cuarto de hora, según sea cada caso.

El Reloj Nuclear

El reloj nuclear es útil para comunicaciones confidenciales o para el estudio de teorías fundamentales de la física. Incluso, su uso le agrega precisión al sistema de posicionamiento global (GPS), que ahora usa relojes atómicos. La extrema precisión de este reloj, cien veces superior a la de los actuales relojes atómicos, proviene del núcleo de un solo ion de torio.

Otros tipos

  • Reloj Atmos
  • Reloj cucú o de cuco
  • Reloj Foliot
  • Reloj de sol
  • Reloj de misa
  • Reloj de arena
  • Reloj binario
  • Reloj de agua o clepsidra
  • Reloj de péndulo
  • Reloj de diapasón
  • Reloj atómico
  • Reloj de ajedrez
  • Reloj de vela
  • Reloj de vapor
  • Metrónomo
  • Reloj japonés
  • Reloj inteligente

Como se puede ver, hay muchos tipos de máquinas del tiempo, y se diferencian la forma de indicar la hora y por el tipo de energía que usan para impulsar su maquinaria. Sin embargo, hoy en día los relojes más usados son los de cuarzo y los mecánicos.

Funcionamiento del reloj de cuarzo

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El reloj de cuarzo es un reloj electrónico que usa una pieza de cuarzo para generar a intervalos regulares, impulsos que permiten la medición del tiempo. Para que vibre el cristal de cuarzo, es alimentado por un campo eléctrico oscilante, generado por un circuito electrónico. La electricidad necesaria para activar el cuarzo la suministra la pequeña pila que se monta en el interior de la caja del reloj.

El circuito electrónico es un divisor de frecuencia que permite obtener una frecuencia de 1 Hz, es decir, un segundo. Si se quiere mostrar décimas de segundo, se debe dividir la frecuencia hasta llegar a los 10 Hz. La información que entrega la frecuencia se pasa a la esfera del reloj (u otro tipo presentación), que puede ser análoga o digital, y muestra la hora al usuario.

Funcionamiento del reloj mecánico

Los relojes mecánicos carecen, en la mayoría de los casos, de componentes electrónicos; este tipo de relojes cuentan con un sistema mecánico fabricado generalmente en metal, en donde la fuerza motriz necesaria para poner en marcha la maquinaria es proporcionada por un muelle motor o por medio de pesas conectadas por cadenas o cables.

Dentro de un muelle motor se encuentra una cinta de acero templado que al enrollarse, genera la energía (fuerza de torsión) usada por el reloj para mover el mecanismo, bien sea la marcha o la sonería. Por medio de un tren de engranajes se transmite la energía hasta la rueda de escape, que se conecta al áncora, pieza encargada de convertir el movimiento rotatorio de los engranes en un desplazamiento de izquierda a derecha, que se trasmite a un volante o un péndulo y les brinda la energía para oscilar a un ritmo constante. El péndulo o volante, según sea el caso, marcan el paso del tiempo y se les conoce con el nombre de órgano regulador.

Base de tiempos

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El tipo de base de tiempos utilizada por la máquina del tiempo es tan importante, que suele dar nombre al tipo de reloj. Las más comunes son:

  • Patrón red. No tiene oscilador y utiliza como referencia los 50 Hz (ó 60 Hz) de la red. Es bastante exacta a mediano plazo, pues las alteraciones en la frecuencia de red suelen compensarse a lo largo del día. Sin embargo, posee 3 inconvenientes importantes: necesita una señal “limpia”, por eso se debe filtrar antes de aplicarla a los contadores; necesita la red, lo que no permite su utilización portátil; y frente a un corte de luz, pierde la hora.
  • Emisora patrón. La base de tiempos es algún tipo de lazo de seguimiento de fasePLL, enganchado con alguna emisora horaria. La ventaja es que se ponen a la hora y cambian al horario de invierno o verano de forma autónoma. Su inconveniente es que necesita la señal horaria, de modo que se pierde en zonas “oscuras”.
  • Reloj de diapasón. El oscilador está controlado por un diapasón intercalado en el lazo de realimentación. Ya ha caído en desuso, pero en su momento eran de gama alta, y Bulova, por ejemplo, ofrecía relojes de pulsera con mecanismos de diapasón .
  • Reloj de cuarzo. Sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo, habitualmente a 32768 Hz, por ser potencia exacta de dos, lo que simplifica el divisor de frecuencia. Por su estabilidad y economía ha desplazado a todos los otros tipos de reloj en las aplicaciones habituales.
  • Reloj atómico. En lugar de un diapasón, incluye en el lazo de realimentación una cavidad con las moléculas adecuadas para que exciten la resonancia periódica de alguno de sus átomos.

datoÑoño

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  • La mayor precisión conseguida hasta ahora por una máquina del tiempo, es el reloj atómico desarrollado por la Oficina Nacional de Normalización (NIST) de los Estados Unidos. El NIST-F1 se encendió en 1999 y es tan exacto que tiene un margen de error de solo un segundo cada 30 millones de años.
  • Es común referirse a la carga del muelle motor como “dar cuerda”, no obstante este término es erróneo, y solo es aplicable a los relojes de pesas, en donde literalmente se le da cuerda a un cilindro para que continúe el descenso de la pesa que da la energía al mecanismo.
  • Los relojes mecánicos se valoran mucho más que los electrónicos, a pesar de su menor exactitud y mayor precio. esto se debe a que su maquinaria es considerada una obra de arte mecánica.
  • Es el contacto entre la Rueda de Escape y el Áncora lo que produce el característico ruido de los relojes mecánicos; el famoso tic-tac.
  • Aunque los volantes han logrado niveles de exactitud sorprendentes, el péndulo continúa siendo el patrón de medición más exacto en los relojes mecánicos.
  • Cuento ñoño sobre la historia de la relojería: Tic-Tac.

Ahora que conoces la historia y cómo funciona la verdadera máquina del tiempo, ya puedes dejar de buscarla en películas y relatos de ciencia ficción. Claro que si quieres una máquina que viaje a través del tiempo, esa es una cosa completamente distinta. Para eso, te sugiero que visites el Tardis, la nave del Doctor Who. Nos leemos…

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