EL MUELLE REAL
El muelle real es un operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a la que es sometido. El muelle real es el alma de motor, también llamado resorte, es una larga lámina y su composición es de acero templado o de alguna aleación apropiada arrollada es sí misma, está ubicado dentro del cubo del barrilete. Su función es la de generar la energía para erigir energía manifiesta en movimiento y transmitirla al rodaje del reloj.
En un principio los muelles reales siendo una lámina de acero presentaban problemas porque había fuerza desigual que transmitía al rodaje según el muelle estuviera más o menos armado, alterando considerablemente la marcha del reloj. La solución fue el caracol más eficaz que el stackfreed, utilizado en los estados alemanes durante algún tiempo. Pero desde finales del siglo XVII, con el perfeccionamiento de la técnica del acero ya no fue necesario ningún tipo de equilibrio de la fuerza transmitida al rodaje disponiéndose el propio muelle con virtualidad para hacerlo. En todo caso en el desarrollo de las últimas vueltas se dan grandes variaciones en la fuerza transmitida, debido a los rozamientos entre las espiras, por eso se utilizan muelles que puedan dar un número de vueltas relativamente grande 7 por lo menos, para conseguir 24 horas de marcha regular al desarrollo de las 4 primeras vueltas, dejando las últimas como reserva de marcha que por lo general es de 12 a 24 horas. La longitud del muelle real oscila según los calibres, entre 200 y 600 mm, y su espesor entre 0,005 y 0,20 mm. Después de la segunda guerra mundial los muelles templados revenidos al azul han ido desapareciendo en los relojes pequeños, dejando paso a los muelles de aleaciones espaciales como acero, cromo, níquel con adiciones de cobalto molibdeno, Glucinio los cuales tienen la ventajosa de particularidad ser inoxidables, antimagnéticos, autolubricados, y con un mínimo de riesgo de fractura. Los muelles modernos tampoco se enganchan a la pared del cubo, si nó que se sujetan con una muesca practicada en la misma; con frecuencia interponiendo un brida, que permite un desenvolvimiento más limpio del muelle real.
EL Caracol: Es un dispositivo usado para equilibrar la fuerza transmitida al rodaje por el muelle real. Tiene forma de cono truncado y acanalado en cada una de sus vueltas para alojar una cadena o cuerda que va enganchada al barrilete por uno de sus extremos y al caracol por el otro. Su invención se atribuye a Leonardo da Vinci, aunque parece que es anterior. Podemos ver este sistema en la imagen de abajo.
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El stackfreed: Probablemente el término sea una deformación de las palabras alemanas stark (fuerte) y feder (pluma o muelle). Debió surgir este dispositivo a la par que el caracol, frente al que acabaría cediendo, aunque en Alemania continuaría usándose hasta bien entrado el siglo XVII. Su principio de funcionamiento es convincente en teoría, pero en la práctica el rendimiento resulta decepcionante, muy inferior al del caracol. Consta de un muelle de tipo fleje a cuyo extremo hay un disco que va encarrilado en la ranura de una leva excéntrica, montada sobre el eje del árbol del barrilete. Cuando el muelle real está armado totalmente, el disco ejerce presión en la zona de la leva donde la distancia a su eje de rotación es mayor, por lo que el momento de fuerza resultante es máximo.
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Volviendo al tema que nos ocupa el muelle real acumula la Fuerza motriz. Su cinta de acero o aleación se enrolla, al dar cuerda, alrededor del árbol de cubo, adquiriendo el muelle la tensión necesaria para mantener el volante en movimiento.
El extremo interior del muelle tiene una abertura rectangular llamada ojete, que permite enganchar el muelle al anillo de cubo. La parte exterior del muelle tiene una brida que permite engancharlo a la pared del cubo del barrilete. Por lo general, la brida más empleada es una hoja corta remachada en el extremo del muelle.
Con el fin de mejorar el desarrollo del muelle, se idearon bridas que pueden tener dos partes salientes que se introducen en el fondo y en la tapa del barrilete. No es como la brida simple que se apoya contra la pared del barrilete, sino que se ubica entre la primera y la segunda espira del muelle real, a partir del tambor.
Una brida así concebida, ligeramente arqueada, actúa sobre las primeras espiras de muelle y de este modo favorece un desarrollo más concéntrico.
OJETE
El ojete es un orificio que tiene el muelle real en su parte inicial en este orificio entra un enganche especial del árbol de cubo llamado gancho. El ojete es la parte del muelle real que se encarga de impedir el deslizamiento central del motor estableciendo entre el árbol y el muelle real un punto de fijación, por eso el ojete es muy importante. Puede presentarse que el ojete se parta, en esta situación lo mejor es cambiar el muelle real, pero dado el caso que no tengamos el repuesto, habría que destemplar el área en el que vamos hacer el ojete que es la punta inicial del muelle y esto lo hacemos exponiendo dicha sección al fuego de la mechera luego de eso y lo perforamos con un clavo y una clavera.
LA BRIDA DESLIZANTE O DE SOBRETENSIÓN
Es una parte del muelle real y está ubicada en la parte final del mismo. Es una porción de lámina del mismo material del muelle real que está aunada o unida al muelle formando una bifurcación. La brida tiene como función esencial el retener el extremo de la lámina del muelle real apretado contra la pared del cubo o barrilete, en el momento en que el muelle se afloja como producto de la elongación o liberación de la fuerza de tensión. La brida obliga a dicho muelle a enrollarse y desenrollarse más concéntricamente a su árbol de cubo, disminuyendo los roces entre láminas y aumentando el rendimiento del muelle real en un 10% La brida más práctica es la formada por una hojilla flexible remachada al extremo del muelle. Lleva uno o dos salientes que penetran en el barrilete, reteniéndola y reteniendo a un tiempo al muelle contra las paredes del cubo.
El muelle deslizante o resbaladizo se utiliza en los relojes automáticos, para que no se produzca una sobretensión o quiebra del muelle real cuando esté completamente armado.
El extremo del muelle va enganchado o remachado a una brida que ocupa el interior del barrilete en poco más de una vuelta. En el momento en que el muelle está armado arriba, una parte de la brida se desprende de la pared del barrilete. Entonces, la superficie de roce disminuye, se produce un deslizamiento de la brida, se afloja el muelle y la brida se abre nuevamente.
Para que el muelle funcione en buenas condiciones, las espiras tienen que estar engrasadas; no basta con aceitarlas, porque la presión de las hojas expulsa el aceite y entonces se frotan en eco una contra otra, lo que ocasiona una sensible disminución de rendimiento.
En la actualidad hay también muelles irrompibles autolubricantes que, en teoría, no necesitan grasa. Estos muelles, que no se deben limpiar, vienen en cubos sellados con una descripción aconsejando no abrirlos, como por ejemplo: “Greaseles. Do not open”.
En la figura de abajo podemos apreciar el muelle real con sus partes.
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DIMENSIONES DEL MUELLE REAL
El grueso o espesor de la cinta depende del diámetro interior del barrilete y determina más o menos la longitud del muelle real. Un muelle fino será naturalmente más largo que un muelle grueso si ambos ocupan el mismo sitio.
El número de vueltas del barrilete es igual a la diferencia entre el enrollamiento total y el enrollamiento del muelle destensado dentro del barrilete: un muelle fino es por consiguiente preferible. Sin embargo, si el reloj está construido de tal modo que el frotamiento en los engranajes y en el escape absorba buena parte de la fuerza motriz, se compensa esta pérdida con un muelle más grueso.
He aquí un cuadro que indica la relación existente entre el diámetro interior del barrilete y el grueso del muelle. Pero, en definitiva, la elección de espesor la determina la amplitud de la oscilación de volante, suponiendo, naturalmente, el reloj en condiciones perfectas.
FORMA DEL MUELLE REAL
La forma que tenga el muelle real es de mucha importancia para el buen funcionamiento del reloj. De la forma que tenga este muelle, dependerá el momento de fuerza que aportará para el correcto funcionamiento del reloj. Este momento de fuerza influye directamente en la buena marcha del volante espiral o sea en el órgano regulador sobre todo en lo referente a la amplitud de giro. En un reloj de cuerda manual la forma usual es la de una doble espiral, como una S invertida, como vemos en la figura de abajo.
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Cualquier muelle que haya funcionado durante mucho tiempo irá adquiriendo una deformación permanente, impidiendo acumular y transmitir la suficiente fuerza para el correcto funcionamiento del reloj. EL muelle tampoco debe presentar arrugas, deformaciones o irregularidades en su recorrido.
Dado el caso que sea necesario remplazarlo los distribuidores de fornitura lo ofrecen enrollado en el interior de una arandela que debe coincidir con el diámetro interior del cubo y basta solo con empujarlo hacia su interior, aunque últimamente muchas importantes marcas suministran el motor completo por miedo a la mala manipulación del relojero reparador. En la imagen de abajo vemos la fornitura.
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CALCULO DE LA LONGITUD DEL MUELLE REAL.
La longitud del muelle real se puede calcular multiplicando pi radianes (3,1416) por la medida del radio interior del cubo o barrilete al cuadrado menos el radio del anillo del árbol de cubo, todo esto dividido sobre la medida del grosor del muelle real por dos.
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L Longitud del muelle real
R Radio interior del cubo de barrilete o tambor
r Radio del anillo de árbol de cubo
e Grosor del muelle real
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DISPOSICIÓN DEL MUELLE REAL DENTRO DEL BARRILETE
El muelle real dentro del barrilete puede adoptar dos estados básicos son tensado (1) y destensado (2) en la figura 1 apreciamos como el muelle real, en toda su longitud se encuentra alrededor del anillo del árbol, en este momento ejerce su máximo momento de fuerza, proporciona la fuerza suficiente para que el órgano regulador oscile con un correcta amplitud. Por el contrario en la figura 2 podemos ver el muelle real en su posición de reposo, contra la pared interna del tambor o reborde de cubo. EN este estado el reloj no funciona, dado que ninguna energía llega al volante espiral.
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GRAFICO DEL ESTADO DEL MUELLE REAL
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No = Destansado fuera del barrilete, desmontado. En esta forma no tiene deformación permanente
N! = Destensado dentro del barrilete, En este caso no sumistra energía al reloj.
N” = Totalmente tensado dentro del barrilete, alrededor del anillo del árbol de cubo o bonde. Suministra el máximo momento de fuerza.
FÓRMULAS PARA CALCULAR LA DISPOSICIÓN DEL MUELLE EN EL BARRILETE
N” es el número de vueltas que da el muelle alrededor del anillo del árbol de cubo cuando está en posición de tensado se calcula en la siguiente fórmula.
http://img705.imageshack.us/img705/6865/000000000000h.jpg
N´ es el número de vueltas del muelle cuando está destensado, en posición de reposo, dentro del barrilete. Se calcula en la siguiente fórmula:
http://img844.imageshack.us/img844/8371/81295539.jpg
No es el número de vueltas destansado fuera del barrilete.
http://img35.imageshack.us/img35/1336/0001by.jpg
Siendo:
R= Radio interior del cubo de Barrilete
r= Radio exterior del anillo del árbol de cubo
L= Longitd del muelle real
E= Coeficiente de elasticidad del muelle
@max= Tensión límite admisible por el muelle.
Lógicamente en el número de vueltas N´ y N´´ del muelle dentro del barrilete solo influyen las dimensiones del barrilete, así como la longitud y grosor del muelle real (esto lo digo por si las moscas)
CÁLCULOS PARA HALLAR EL NÚMERO DE VUELTAS DE DESARROLLO MÁXIMO DEL MUELLE REAL.
La proporción de la superficie del barrilete que debe ocupar el muelle real es
aproximadamente del 50%. El espacio libre entre el radio del anillo de árbol de
cubo y el radio del interior del tambor o cubo de barrilete, es el espacio que se
reserva para el armado y desarmado del muelle real.
Esta disposición permite acumular el máximo de energía para el muelle real. En
función de esta distribución del espacio habrá un Nmáx, número máximo de
vueltas, que podamos enrrollar el muelle dentro del barrilete.
Evidentemente, cuanto más largo sea un muelle más vueltas podrá dar; pero
como el espacio dentro del barrilete es limitado, llega un punto a partir del cual,
el muelle ocupa tanta parte del espacio disponible, que el número de vueltas
que puede dar, empieza a disminuir. Este número de vueltas crítico es Nmáx.
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El número de vueltas de desarrollo máximo del muelle real, Nmáx debería
situarse entre 8 y 10 vueltas.
Fórmulas
N, es el número de vueltas netas que podemos dar en un barrilete. Será la
diferencia entre las vueltas del muelle real en su posición de tensado y las de
su posición de destensado, es decir, entre N" y N’ (los dos estados dentro del
cubo o tambor de barrilete):
N = N´ - N´´
Aplicando las fórmulas anteriores obtendremos: