Tecnología en el banco de trabajo: El titanio

Este es el segundo episodio de nuestra serie Tecnología en el banco de trabajo. Como en la primera, donde repasamos las aplicaciones del silicio, la exploración del trabajo de Breguet con el titanio pone de manifiesto no solo su extraordinario grado de innovación –y las patentes derivadas del mismo–, sino también su espíritu pionero y su voluntad de utilizar la tecnología para avanzar en el arte de la relojería manteniéndose fiel a su rica tradición artesanal.

El motivo inicial que llevó a Breguet a trabajar con el titanio fue su combinación única de alta dureza y bajo peso (o, para ser científicamente más precisos, “baja densidad”). La búsqueda de materiales con una mejor relación dureza/peso cuenta con una larga tradición en Breguet, aunque los esfuerzos más notables en esta dirección no surgieron inicialmente de sus talleres, sino de su división aeronáutica. El bisnieto de Abraham-Louis, Louis Breguet, fue una gran figura en este campo, con una carrera que duró medio siglo y abarcó desde el primer autogiro en 1907 (un precursor de los helicópteros actuales) hasta la aviación civil posterior a la Segunda Guerra Mundial. Desarrolló el biplano de reconocimiento Breguet XIV, utilizado en la Primera Guerra Mundial, y fue pionero en la construcción de aviones al usar aluminio ligero.

El reloj que impulsó a la actual Breguet a buscar un material de fabricación ligero fue el Tradition Tourbillon. Este se concibió desde el comienzo como un hito en la relojería que uniría las innovaciones de vanguardia más avanzadas de Breguet con sus creaciones más características: el tourbillon, la espiral y el escape de fuerza constante. Enmarcado dentro de la colección Tradition, sus elementos más importantes se situaron en el lado de la esfera para poder disfrutar de ellos mientras se llevaba el reloj. 

El frontal y el centro, por lo tanto, reunían cuatro componentes principales: el tourbillon, la esfera misma, el barrilete y el escape de fuerza constante. Para lograr un equilibrio estético entre ellos, los diseñadores de movimientos avanzaron en la línea de crear el tourbillon de mayor diámetro de la historia de Breguet para un reloj de pulsera.

Los enfoques convencionales pronto se rechazaron. Para comprender el desafío al que se enfrentaban los diseñadores de movimientos de Breguet, considere por un momento cómo se construye un tourbillon. El movimiento de un reloj está formado básicamente por el volante, la espiral y el escape. La alternancia de las fases de bloqueo y desbloqueo del escape, que determina la marcha del reloj, está sincronizada con las oscilaciones de ida y vuelta del volante y su espiral.

La gravedad juega un papel importante, pues dependiendo de la posición vertical de estos componentes actúa sobre ellos aumentando o disminuyendo ligeramente la velocidad del reloj. La brillante concepción del tourbillon por parte de Abraham-Louis Breguet, que lo patentó en 1801, abordaba los errores inducidos por la gravedad. Su solución fue colocar el volante, la espiral y el escape dentro de una jaula y girar el conjunto constantemente 360 grados, haciendo pasar dichos componentes por posiciones rápidas y lentas para compensar los errores posicionales. Hoy en día, esa vuelta suele ser de un minuto de duración, aunque Abraham-Louis Breguet construyó sus tourbillons con diferentes velocidades de rotación.

Los constructores de Breguet se enfrentaron a lo que parecían ser obstáculos casi insalvables relacionados con la jaula y el volante. ¿Cómo podía Breguet concebir una jaula robusta de gran diámetro que albergara un volante igualmente grande y hacer girar el conjunto sin necesitar un par excesivo y sin consumir demasiada de la energía suministrada por el barrilete, sin aumentar demasiado la fricción rotacional y sin dar lugar a una gran vulnerabilidad frente a los golpes externos? Existía también un problema vinculado al volante: ¿cómo mantener la misma frecuencia si la inercia había aumentado debido a un diámetro mayor? 

Y es que, como veremos en el párrafo siguiente, el aumento de la inercia de un volante reduce su frecuencia. En su tamaño habitual, como el de los dos tourbillons que figuran en la colección Classique de Breguet, el dispositivo dotado de una jaula de acero y un volante en Glucydur funciona perfectamente. 

Pero cuando el diámetro de la jaula se amplía un 40 %, pasando de 12 mm a 16,8 mm, y el del volante de 9,95 mm a 13,88 mm, como estaba previsto en el modelo Tradition Tourbillon, las exigencias en términos de par, consumo de energía, rigidez, peso, fricción y resistencia a los golpes aumentaban de manera espectacular si no se encontraba una solución para reducir la masa.

La muy favorable relación dureza/peso del titanio iluminó el camino. Efectivamente, esta feliz combinación nos ofrece una perfecta oportunidad didáctica para volcarnos en la construcción de movimientos. En gran parte, la marcha de un reloj está determinada por dos factores: la inercia del volante y la rigidez de la espiral. Como las características de la espiral son un dato ya existente, los constructores se focalizaron en la inercia. Sin recurrir a cálculos matemáticos ni a los ordenadores implicados en el proceso de construcción, las experiencias de la vida cotidiana nos ilustran sobre sus principios fundamentales. 

Todos hemos visto a los patinadores artísticos hacer piruetas sobre el hielo. Cuando el patinador empieza a girar, tiene los brazos extendidos y su inercia es muy alta; luego, cuando acerca los brazos al cuerpo, la inercia disminuye y la velocidad de rotación aumenta considerablemente. Dos ideas importantes subyacen tras este fenómeno. Para empezar, la velocidad de rotación es inversamente proporcional a la suma de la inercia, lo que implica que a medida que la inercia disminuye, la velocidad aumenta. 

Segundo, la inercia depende tanto de la masa como del radio de la masa. A mayor masa, mayor inercia (un patinador ligero puede girar más rápido que uno pesado), y a mayor radio, mayor inercia (cuando los brazos del patinador están extendidos, el radio es mayor y disminuye cuando estos se acercan al cuerpo). Imagínese ahora un volante teniendo en cuenta lo que hemos aprendido con el ejemplo del patinador. 

Su inercia dependerá a la vez del radio (a mayor radio, mayor inercia) y de su peso (cuanto más pese el volante, mayor será la inercia). Los movimientos Breguet regulan la inercia con el fin de ajustar la marcha del reloj. Sus volantes están equipados con tornillos de oro muy pesados que se pueden ajustar hacia el interior (para menor inercia) o hacia el exterior (para mayor inercia) con el fin de regular la marcha con la mayor precisión.

Para concebir un volante de gran diámetro, así como una jaula de un diámetro lo suficientemente grande como para alojarlo, los constructores de movimientos de Breguet empezaron por uno de los factores determinantes de la inercia: el radio. Si los materiales empleados hubieran sido los mismos que en los otros tourbillons de la colección, se habría tenido que reducir considerablemente el corte transversal del volante y de la jaula para reducir la masa. Esto habría aumentado la fragilidad, lo que a su vez habría comprometido la robustez. 

El titanio resultó ser una solución ideal. Como su densidad es muy inferior a la del Glucydur, habitualmente empleado para los volantes, y menor también que la del acero empleado para la jaula, la reducción de la masa compensaba el aumento del radio. Para un nivel dado de inercia, la masa era mucho menor que en los enfoques anteriores. También tenía la ventaja de favorecer otros factores que mejoran cuando la masa es ligera: el consumo de energía, la fricción y la resistencia a los golpes. Por todos estos motivos, Breguet eligió el titanio para el volante y para la jaula. A todo lo anterior se añadió una ventaja más: a diferencia del acero, el titanio es un material amagnético. Este trabajo pionero en la producción de un volante de titanio está patentado y es exclusivo del grupo al que pertenece Breguet.

La muy favorable relación inercia/masa no aportó a los constructores, sin embargo, una solución práctica concreta. El titanio es un material muy difícil de trabajar, por lo que fue necesario desarrollar herramientas de corte específicas, las cuales, debido al desgaste, se debían reemplazar con frecuencia. Esto hace su uso mucho más costoso que el de los materiales convencionales existentes. Además, debido al gran calor generado por el corte, es imprescindible tomar importantes precauciones durante la producción para evitar que el componente prenda.

Para concebir un volante de gran diámetro, así como una jaula de un diámetro lo suficientemente grande como para alojarlo, los constructores de movimientos de Breguet empezaron por uno de los factores determinantes de la inercia: el radio. Si los materiales empleados hubieran sido los mismos que en los otros tourbillons de la colección, se habría tenido que reducir considerablemente el corte transversal del volante y de la jaula para reducir la masa. Esto habría aumentado la fragilidad, lo que a su vez habría comprometido la robustez. El titanio resultó ser una solución ideal. 

Como su densidad es muy inferior a la del Glucydur, habitualmente empleado para los volantes, y menor también que la del acero empleado para la jaula, la reducción de la masa compensaba el aumento del radio. Para un nivel dado de inercia, la masa era mucho menor que en los enfoques anteriores. También tenía la ventaja de favorecer otros factores que mejoran cuando la masa es ligera: el consumo de energía, la fricción y la resistencia a los golpes. Por todos estos motivos, Breguet eligió el titanio para el volante y para la jaula. A todo lo anterior se añadió una ventaja más: a diferencia del acero, el titanio es un material amagnético. Este trabajo pionero en la producción de un volante de titanio está patentado y es exclusivo del grupo al que pertenece Breguet.

La muy favorable relación inercia/masa no aportó a los constructores, sin embargo, una solución práctica concreta. El titanio es un material muy difícil de trabajar, por lo que fue necesario desarrollar herramientas de corte específicas, las cuales, debido al desgaste, se debían reemplazar con frecuencia. Esto hace su uso mucho más costoso que el de los materiales convencionales existentes. Además, debido al gran calor generado por el corte, es imprescindible tomar importantes precauciones durante la producción para evitar que el componente prenda.

Para la creación del Classique Tourbillon Extra-Plat también fue necesario valorar otros aspectos importantes. Aquí el objetivo era crear un tourbillon de carga automática realmente fino. Los constructores de movimientos Breguet lograron este objetivo e incluso fueron más allá, ya que el movimiento del Tourbillon Extra-Plat es el tourbillon automático extraplano más fino del mundo, con un grosor de solo 3 milímetros. 

La construcción extraplana implicaba un conjunto de exigencias únicas. Para reducir el grosor del movimiento, el tourbillon no estaba impulsado por un piñón situado bajo el punto inferior del tourbillon; en lugar de ello, el rodaje que partía del barrilete proporcionaba la fuerza al dentado, posicionado sobre la periferia de la jaula. Por motivos similares vinculados a la búsqueda de la delgadez, en lugar de hacer que el piñón se engrane con una rueda fija montada bajo la jaula, el escape se engrana con un anillo montado en el exterior.

 Con el fin de asegurar la robustez y la resistencia a los golpes de estas dos innovaciones en la arquitectura del calibre, los constructores redujeron al mínimo el peso del conjunto del tourbillon. En esto influyó, naturalmente, la decisión de utilizar el titanio tanto para la jaula del tourbillon como para el volante. El peso pluma de este conjunto requiere menos energía que las alternativas más pesadas y contribuye a que la reserva de marcha sea de 80 horas, una proeza extraordinaria para una estructura extraplana como esta.

El titanio también resultó ser un material perfecto para los modelos femeninos. Para el Reine de Naples Jour / Nuit Breguet se creó una esfera rotatoria día/noche verdaderamente única, dotada de una representación de la luna y de las estrellas –que naturalmente simbolizaban la noche–, mientras que el volante representaba el Sol sobre un puente superior que hacía las veces de aguja de las 24 horas. 

El disco está ornamentado con lapislázuli (piedra semipreciosa) y el conjunto está animado por el barrilete y gira constantemente sobre 24 horas. Este disco no solo sirve para llevar los elementos más esenciales del movimiento, que son el volante y el escape, sino también como soporte de un disco decorativo relativamente pesado de lapislázuli, igualmente ornamentado con estrellas de oro y nubes de nácar. La ligereza del titanio es perfecta para los elementos de construcción que soportan esta sofisticada visualización, por lo que los constructores de Breguet lo utilizaron para los elementos estructurales de la platina que permiten la rotación. Se añadieron otros dos elementos de metal ligero al modelo Jour / Nuit. Para empezar, la luna. Se eligió el titanio por el brillo singular que le confiere su acabado. Para el disco que lleva el lapislázuli, que es un elemento no estructural, se eligió el aluminio.