El cronómetro mide más que solo el tiempo

La revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería nos comparte un interesante artículo sobre la historia del cronómetro.

La revista +Ciencia de la Facultad de Ingeniería nos comparte interesantes artículos sobre el descubrimiento de nuevos materiales, la inteligencia artificial en el tratamiento del Parkinson, el monitor cardíaco y uno sobre la historia del cronómetro, además de muchos otros más, en su edición número 24.

 
El cronómetro mide más que solo el tiempo

A bordo no hay más cuerda que la del reloj.
Marinero (refrán popular)

La navegación marítima en el siglo XVI no alcanzaba a satisfacer los estándares actuales de precisión y seguridad. Uno de sus mayores obstáculos fue "el problema de la longitud ", ya que era una de las causas principales de innumerables muertes, naufragios y pérdidas de cargamento. Con el incremento del comercio y el número de exploradores, queda claro que esta situación necesitaba una solución inmediata.

La posición de un barco está dada por dos coordenadas: latitud y longitud. La primera es la posición norte-sur relativa al ecuador, lo cual los astrónomos localizaron basándose en el ángulo del Sol sobre el horizonte cuando éste se encontraba en su punto más alto y con la ayuda de un conjunto de tablas. Por otro lado, cuan­ do caía la noche, dado que los polos de la Tierra son inmóviles, la latitud puede ser determinada por la Estrella del Norte, Polaris, sobre el horizonte.

Sin embargo, el verdadero problema yace al tratar de obtener la longitud, la cual es la posición este-oeste. Las complicaciones surgen a causa de que la Tierra rota constantemente alrededor de su propio eje; pe ro, se logró comprender un principio básico que ayudó al cálculo de la longitud en el océano: la distancia de la longitud a otro lugar es la misma que la diferencia horaria local de ese lugar, expresada en términos angulares alrededor del eje de la Tierra. Lo que significa que la Tierra gira 360º en 24 horas, y que cada hora de diferencia horaria equivale a 15º en longitud.

Era tanta la demanda en el siglo xvii que varios gobernantes ofrecían premios monetarios a quien encontrar un método para calcular la longitud, y es aquí donde entra en acción nuestro gran héroe, John Harrison, un relojero inglés.

En 1735, Harrison construyó el primer cronómetro marino, H1, que tenía gran precisión. El aparato era un reloj hecho mayormente de guayacán (una madera dura y densa) en combinación con latón. Contenía una rueda de escape diseñada para dar impulso al péndulo de manera recta sin necesidad de deslizarse, lo que evitó la necesidad de lubricación.

El relojero se basó en tres principios para crear este cronómetro: insensibilidad a la cantidad de poder disponible para manejar el regulador, resistencia a la temperatura y operatividad fiable por largos periodos de tiempo en condiciones severas (durabilidad).

Con el fin de cubrir el primer principio, Harrison incorporó un caracol' para mantener el movimiento mientras se le daba cuerda, además de ruedas de escape, remontoires, y espirales del reloj con movimientos de igual duración. En cuanto al segundo principio, Harrison utilizó un método llamado "compensación", el cual cambia la longitud de la espiral de reloj en función de la temperatura. Sin embargo, más adelante, en 1765, Pierre Leroy desarrolló un mejor método llamado “balance de compensación”, el cual cambia el momento de inercia del balance en función de la temperatura. Por último, el tercer principio: para evitar el desgaste, óxido y fatiga de los materiales, Harrison optó por el guayacán, rodillos, ruedas de escape antifricción, y espirales de reloj de oro, posteriormente reemplazados por espirales de acero y paladio.

En 1736, Harrison comenzó la construcción de un segundo cronómetro marino, H2, en busca de mejoras. Este modelo fue más grande y hecho enteramente de metal, quitando la caja y la suspensión cardánica en donde antes venía montada; sin embargo, al momento de terminar el diseño se dio cuenta de errores en el balance, por lo que rápidamente empezó el diseño del cronómetro H3, al cual le incorporó ruedas de latón, una encima de la otra, como solución al problema anterior. Asimismo, se dio cuenta de que los resortes espirales no podían ofrecer un torque uniformemente creciente cuando se le daba cuerda al aparato, por lo que decidió remover el resorte espiral secundario y el helicoidal con un sistema de palanca. Este modelo no fue tan bueno, pero sí incluyó dos ideas brillantes: la tira bimetálica y el cojinete de rodillos.

El H4 fue un modelo más pequeño, portátil, lo cual era una gran ventaja en el mundo marítimo. Este es el reloj más famoso de to­ dos los tiempos por ser el primer cronómetro marino capaz de respaldar la navegación marítima mundial. En él, se utilizaron rubíes y diamantes, se balanceó su movimiento en cardán de latón para que se mantuviera perfectamente nivelado en alta mar, ofreciendo así, una mayor precisión. El H4 fue cercanamente hecho sin fricción, y haciendo que tuviera su primera prueba en un viaje a Jamaica en 1760. El aparato logró perder solamente 5.1 segundos en un viaje de 81 días. Por primera vez en todos los tiempos, los marineros pudieron saber su posición en el océano con un buen grado de exactitud.

Después del H4, Harrison intentó un último cronómetro, el H5. En este, buscó simplificar los aspectos mecánicos del H4; sin embargo, el más famoso y con la base de los cronómetros marinos seguía y sigue siendo el H4.

Además del H5, se hicieron las copias K1, K2 y K3, realizadas por el discípulo de Harrison, Larcum Kendall. Todos estos cronómetros se encuentran actualmente exhibidos en el Museo Marítimo Nacional de Greenwich, Gran Bretaña.

A lo largo de los años, hubo otros interesados en hacer contribuciones significativas a este gran invento. Por ejemplo, Pierre Leroy, quien inventó el dispositivo de frenado de la rueda de escape en 1765 y construyó su propio cronómetro con todos los conceptos modernos de su época.

Por otro lado, Berthoud, Breguet y Motel diseñaron cronómetros para la marina. Sin embargo, a pesar de ser más artísticos, eran imprácticos y caros. Adicionalmente, Thomas Mudge inventó un mecanismo que consistía en una palanca de rueda de escape. Este mecanismo fue dominante hasta la introducción de relojes eléctricos de quartz.

Earnshaw laminó los componentes de latón y acero del balance bimetálico. En el mejoramiento de este aparato, también intervinieron relojeros que buscaban colocar los productos en el mundo comercial. Y hoy, como sabemos, esta es una de las industrias más poderosas a nivel internacional. Se crearon varias marcas para los cronómetros marinos, por ejemplo: Ulysse Nardin, funda­ da en 1846 por un joven suizo del mismo nombre.  Aprovechando la demanda de cronómetros marinos y de bolsillo en la marina y en el transporte marítimo, Nardin logró posicionarse rápidamente en el mercado internacional. Otros de los que decidieron entrar en este mercado fueron los alemanes, con la marca Glashütte en el siglo x1x. Asimismo, se encontraban Ditisheim y Paillard, que junto con la marca Nardin, lideraron la industria suiza de cronómetros.

A pesar de los buenos tiempos por los que pasó el cronómetro marino, no siempre tuvo éxito. En los años de 1918 a 1939, este producto sufrió en las ventas por ser tiempos de paz. No obstante, en los años de la Segunda Guerra Mundial, la marina demandó varias piezas para la navegación estratégica.

Actualmente, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es la solución moderna del problema de navegación, ya que consiste en encontrar la posición de cualquier objeto, persona o vehículo, mediante la triangulación de un conjunto de satélites. También existe la Simulación de Sistemas de Propósito General (GPSS), que es una de las propuestas al problema de longitud hechas en el siglo xvIII. La idea era un poco alocada, y promovía la colocación de barcos a lo largo del océano para que lanzaran luces de ben­ gala para que los barcos pudieran determinar su posición.

Podemos afirmar que la evolución del cronómetro marino es mecánicamente interesante, pero adicionalmente, esta heroica idea ha sido un logro gigantesco en la historia de la navegación marítima, debido a que permitía que los barcos dependieran del tiempo como medida de longitud y encontraran su posición exacta en el amplio mar para así lograr llegar a su destino sin desviaciones ni pérdidas materiales o de vidas. Su precisión fue mejorando, convirtiéndose en un producto indispensable y relevante en la vida de los marineros.

Si tienes interés en este tema, el libro El cronómetro marino de Rupert Gould, publicado en 1923, proporciona más información acerca de este magnífico invento que revolucionó la navegación.

*Colaboración de Karla Ximena Ángeles Díaz, alumna de Ingeniería Industrial del 4.º semestre.

Referencias:
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Anónimo. (2019). Evolution of the Marine Chronometer: The development of the Marine Chronometer from 1713 to 1942. Recuperado de https://mcintyre.com/ present/EvolutionMarineChronometer.pdf
Betts, J. (2017). Marine Chronometers at Greenwich. Oxford, Reino Unido: Oxford University Press; National Maritime Museum Greenwich. pp. 3-39, 144-145, 158.
García, J. (2017). Citas y Proverbios. 2019, de RinconCastellano.com. Recuperado de http://www.citasyproverbios.com /refran.aspx?t= A%20bordo%20no%20 hay%20m%C3%A 1s%20cuerda%20que%20Ia%20del%20reloj.
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Roldán, B. (2018). Cronómetros de marina que cambiaron la historia. Recuperado de https://www.abc.es/summum /estilo/relojes/abci-cronometros­ marina-cambiaron-historia- 201805281605 noticia.html

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