Principios del Tourbillon

El famoso dispositivo se ha convertido en una de las cumbres del arte relojero y en uno de los temas de conversación preferidos de los coleccionistas del mundo entero. Ahora bien, ¿cuántas personas conocen verdaderamente su funcionamiento? La mayoría de definiciones lo describen como una construcción destinada a compensar los efectos de la gravedad terrestre sobre la marcha del reloj, pero rara vez van más allá de estas simples palabras. ¿Cuáles son estos efectos gravitacionales? ¿Cuál es su impacto sobre el funcionamiento de un reloj? Y por último, ¿cómo reacciona el tourbillon ante estos efectos?

Para comprender los problemas de la gravitación, así como la manera en que el tourbillon los aborda, empecemos con un breve resumen de los fundamentos. Los relojes de bolsillo, así como posteriormente los de pulsera, nacieron gracias a un invento clave, el muelle espiral, concebido en 1675 por el matemático, físico y astrónomo neerlandés Christiaan Huygens.

Este logro, basado en los estudios realizados por Galileo, fue el resultado de sus investigaciones, realizadas en los relojes de péndulo. El estudio de la física de los péndulos condujo al muelle espiral, que el inventor utilizó posteriormente para concebir un reloj de bolsillo. En su análisis, los péndulos y los muelles espirales se consideraban osciladores. Sus investigaciones se centraron en las propiedades «anisócronas», es decir, en la manera en la que el período de oscilación –el ritmo– variaba en función de la amplitud de la oscilación.

Sus observaciones lo condujeron a elaborar una teoría de las propiedades de las fuerzas restauradoras encargadas de devolver el péndulo de su posición desplazada al centro.

Si el ángulo de desplazamiento (definido por la posición con respecto a la posición central más baja) es grande, la fuerza restauradora será más importante que para los ángulos pequeños. Imagine un ángulo de 90 grados: en esta posición, toda la fuerza de la gravedad tira el péndulo hacia atrás a lo largo de su arco. Inversamente, con un ángulo muy pequeño, solo una mínima parte de la fuerza gravitacional actúa para llevar al péndulo a su posición más baja.

En otras palabras, la fuerza restauradora del péndulo no es lineal y varía en función del ángulo. Así, la velocidad del movimiento de vaivén está condicionada por el ángulo de la oscilación. Con ángulos de oscilación grandes, la velocidad es más lenta que con ángulos de oscilación pequeños.

En un oscilador ideal, la velocidad no debería variar en función del ángulo. Este oscilador ideal se denomina «isócrono». Dado que la velocidad de las oscilaciones del péndulo fluctúa, de hecho, en función del ángulo, de manera no lineal, el péndulo no es un oscilador isócrono. Solo se aproxima al ideal de un oscilador isócrono en el hecho de que la velocidad no cambia cuando se trata de ángulos pequeños de oscilación.

Huygens consideró que un volante dotado de un muelle espiral podría ser un oscilador ideal. Con un muelle espiral ideal, la fuerza restauradora debería ser proporcional al ángulo. En otras palabras, cuando el volante gira un cierto número de grados, el par de un muelle espiral ideal debería, en teoría, ser proporcional al número de grados de rotación. Cuanto mayor sea el ángulo de rotación, mayor será la fuerza restauradora.

En resumen, una combinación ideal del volante y su espiral podría teóricamente ser un oscilador perfectamente isócrono en el que la frecuencia no cambiaría con el ángulo de rotación (que los relojeros denominan «amplitud»). Como veremos más adelante, el oscilador isócrono teóricamente perfecto de Huygens presenta, no obstante, algunas imperfecciones que se ponen de manifiesto en la práctica.

En una construcción moderna estándar, el volante está fijado a un eje. Este eje reposa por lo general sobre dos rubíes, uno situado en cada extremidad, con dos agujeros para alojarlo. Estos rubíes se denominan «contrapivotes». Dicha construcción permite que el volante oscile libremente con un mínimo de fricción.

Nótese además que los desplazamientos del centro de gravedad también pueden ser el resultado de imperfecciones del equilibrado del volante. Los efectos son los mismos que en el desplazamiento del centro de gravedad de la espiral.

Desgaste/fricción. El eje del volante se apoya en sus extremos sobre unos contrapivotes de rubí. Aunque estos reducen considerablemente la fricción con respecto a las construcciones anteriores, no la eliminan. Además, y sobre todo, varios factores pueden producir una variación de la tasa de fricción cuando el reloj se encuentra en posición vertical. Entre ellos, las ligeras deformaciones del propio eje o de los pivotes o un desgaste irregular de ambos. En las posiciones en que la fricción es menor, la amplitud será mayor que en aquellas en las que la fricción es más importante.

Lubricación. Con el tiempo, la repartición del aceite en los contrapivotes puede desplazarse y distribuirse de manera desigual. Como en el caso desgaste/fricción, esta desigualdad puede provocar un rozamiento más importante en ciertas posiciones verticales y menos importante en otras, con los correspondientes efectos sobre las amplitudes y la cadencia.

Estos pequeños efectos de la gravedad sobre las amplitudes y la cadencia tienen dos cosas en común. Se producen cuando el reloj y su volante están en posición vertical y varían en función de la orientación del reloj. Así, teniendo en cuenta este factor, entre otros, los relojeros examinan la amplitud y la cadencia en las cuatro posiciones verticales: corona hacia arriba, corona hacia abajo, corona a la izquierda y corona a la derecha.

El principio del tourbillon consiste en hacer girar los componentes que mantienen la marcha –el volante, la espiral y el escape– sobre 360 grados, de modo que los pequeños errores se anulen. Con la rotación, los elementos pasan por las posiciones en que la cadencia es más rápida (menor amplitud) y más lenta (mayor amplitud).

A modo de ejemplo, el peso total de la jaula, del volante, de la espiral y del escape de los tourbillons Breguet varía entre 0,290 y 0,895 gramos.

Hoy en día, casi todos los tourbillons y todos los modelos de las colecciones Breguet giran una vez por minuto. Esto permite, entre otras cosas, fijar un segundero a la jaula y de esta forma incorporar un segundero pequeño.

El tourbillon no impone, sin embargo, una rotación de un minuto. Se puede obtener la anulación de los errores de marcha con otras frecuencias. De hecho, el primer tourbillon de A.-L. Breguet giraba a la velocidad de una vuelta cada cuatro minutos.

Para cualquier apasionado de la relojería es fascinante observar cómo gira un tourbillon en un reloj colocado en una máquina Witschi, que mide la velocidad en tiempo real. La pantalla de la máquina trazará una onda sinusoidal perfecta, representativa de la jaula que gira pasando por las posiciones de aceleración y desaceleración.

Durante las poco más de dos décadas posteriores a su invención, solo 35 piezas de tourbillon salieron del taller parisino de Abraham-Louis Breguet en el Quai de l’Horloge. Ni en sus sueños más locos hubiera podido imaginar la evolución de su invento: la Maison no ha permitido que este invento se estanque como una pieza de museo congelada.

Al contrario, los diseñadores de movimientos Breguet han concentrado sus energías creativas sobre los fundamentos del tourbillon y han hecho progresar su concepción.

El tourbillón extraplano de los modelos Classique Tourbillon Extra-Plat, Marine Tourbillon Equation du Temps y Classique Tourbillon Extra-Plat Squelette es un ejemplo de ello.

Con el fin de reducir el grosor del movimiento, la construcción extraplana cambia la forma en que se suministra la energía a la jaula y la forma en que el piñón del escape se acopla a la rueda fija. Mientras que en la disposición estándar la jaula está vinculada al rodaje del reloj por un piñón inferior, con la arquitectura extraplana la energía se distribuye por el exterior de la jaula. De este modo, se suprime la altura adicional del piñón situado debajo.

Siempre con el objetivo de reducir el grosor, el piñón del escape engranado a una rueda fija debajo de la jaula se reemplaza por un aro dentado fijo exterior.

Estas dos evoluciones, que aportan modernidad, no modifican los principios fundamentales del funcionamiento ni el modo de operar del tourbillon.