Reloj de torre

Se tiene constancia de la existencia de relojes de agua ya en el siglo XVI a. C. y se utilizaban en el mundo antiguo, aunque se trataba de relojes domésticos. A partir de la Edad Media, alrededor del año 1000 d. C., se inventaron los relojes de agua con sonería , que hacían sonar campanas a las horas canónicas para llamar a la comunidad a la oración. Instalados en torres de reloj de catedrales , monasterios y plazas públicas para que pudieran oírse a larga distancia, estos fueron los primeros relojes de torre. En el siglo XIII, las ciudades europeas competían entre sí por construir los relojes más elaborados y bellos. Los relojes de agua medían el tiempo según el caudal de agua que fluía a través de un orificio. Dado que el caudal varía con la presión, que es proporcional a la altura del agua en el depósito, y con la viscosidad , que varía con la temperatura a lo largo del día, los relojes de agua tenían una precisión limitada. Otras desventajas eran que requerían que se transportara agua manualmente en un cubo desde un pozo o río para llenar el depósito del reloj cada día, y que se congelaban por completo en invierno.

Los primeros relojes totalmente mecánicos que surgieron en Europa a finales del siglo XIII funcionaban con un escape de áncora y un volante (también conocido como rueda de corona y volante). En la segunda mitad del siglo XIV, se instalaron más de 500 relojes de torre con sonería en edificios públicos de toda Europa. Estos nuevos relojes mecánicos eran más fáciles de mantener que los de agua, ya que la energía para su funcionamiento se obtenía girando una manivela para elevar un peso sujeto a una cuerda. Además, no se congelaban en invierno, por lo que se convirtieron en el mecanismo estándar utilizado en los relojes de torre instalados en campanarios de iglesias, catedrales, monasterios y ayuntamientos de toda Europa.

El mecanismo de cronometraje de escape de áncora y volante de estos primeros relojes mecánicos era muy impreciso, ya que el volante primitivo carecía de un muelle de equilibrio que proporcionara una fuerza de recuperación . Por lo tanto, el volante no era un oscilador armónico con una frecuencia de resonancia o "pulsación" inherente; su ritmo variaba con las variaciones en la fuerza del tren de engranajes. El error en los primeros relojes mecánicos podía ser de varias horas al día. Por consiguiente, era necesario ajustar el reloj con frecuencia según el paso del sol o las estrellas.

El reloj de péndulo fue inventado y patentado en 1657 por el científico holandés Christiaan Huygens , inspirado por las propiedades de medición del tiempo superiores del péndulo , descubierto a partir de 1602 por el científico italiano Galileo Galilei . Los relojes de péndulo eran mucho más precisos que los relojes de foliot anteriores, mejorando la precisión de los mejores relojes de precisión de 15 minutos al día a quizás 10 segundos al día. En pocas décadas, la mayoría de los relojes de torre de toda Europa fueron reconstruidos para convertir el escape de áncora y foliot anterior a péndulos. Casi no se conservan ejemplos de los mecanismos originales de áncora y foliot de estos primeros relojes.

La precisión del reloj de péndulo aumentó con la invención del escape de áncora en 1657 por Robert Hooke , que rápidamente reemplazó el primitivo escape de áncora en los relojes de péndulo. El primer reloj de torre con el nuevo escape fue el Reloj del Wadham College , construido en el Wadham College, Oxford , Reino Unido, en 1670, probablemente por el relojero Joseph Knibb . El escape de áncora redujo la amplitud de oscilación del péndulo de 80 a 100° en el reloj de áncora a 3-6°. Esto redujo considerablemente la energía consumida por el péndulo y permitió el uso de péndulos más largos. Mientras que los relojes de péndulo domésticos suelen usar un péndulo de segundos de 1,0 metro (39 pulgadas) de largo, los relojes de torre a menudo usan un péndulo de 1,5 segundos, de 2,25 m (7,4 pies) de largo, o un péndulo de dos segundos, de 4 m (13 pies) de largo. ^{[ 1 ] [ 2 ]}     

Los relojes de torre presentaban una fuente de error que no se encontraba en otros relojes: el par variable en el tren de engranajes causado por el peso de las enormes manecillas externas al girar, lo cual se veía agravado por la nieve, el hielo y las cargas de viento estacionales sobre las manecillas. ^{[ 3 ]} Las variaciones en la fuerza aplicada al péndulo por la rueda de escape provocaban variaciones en su período. Durante el siglo XIX se inventaron escapes especializados para relojes de torre con el fin de mitigar este problema. En el tipo más común, denominado escape de gravedad , en lugar de aplicar la fuerza del tren de engranajes para empujar el péndulo directamente, la rueda de escape elevaba una palanca con peso, que luego se liberaba y cuyo peso impulsaba el péndulo durante su oscilación descendente. Esto aislaba el péndulo de las variaciones en la fuerza motriz. Uno de los tipos más utilizados fue el escape de gravedad de tres patas, inventado en 1854 por Edmund Beckett (Lord Grimsthorpe).

Los relojes de torre eléctricos y los relojes híbridos mecánicos/eléctricos se introdujeron a finales del siglo XIX. Algunos relojes de torre mecánicos se dan cuerda mediante un motor eléctrico. Estos todavía se consideran relojes mecánicos.

Se cree que el escape de áncora y foliot se introdujo a finales del siglo XIII, por lo que muy pocos, si es que alguno, de estos relojes tenían mecanismos de foliot ; la mayoría eran relojes de agua o, en algunos casos, posiblemente de mercurio .

Durante el siglo XIV, la aparición del foliot sustituyó a los costosos relojes de agua. Se desconoce la fecha exacta de este cambio y cuáles de los relojes de principios del siglo XIV eran de agua y cuáles utilizaban un foliot.

El reloj de Heinrich von Wieck en París, que data de 1362, es el primero del que se sabe con certeza que tenía escape de foliot y de áncora. El repentino aumento en el número de relojes de torre registrados indica que estos nuevos relojes utilizaban escape de áncora y foliot. Esto ocurre a partir de 1350.

Resulta evidente que incluso los pueblos pequeños pueden permitirse instalar relojes públicos con sonería. Los relojes de torre son ahora comunes en toda Europa.

No se conoce ningún mecanismo de reloj que haya sobrevivido (aparte de las afirmaciones de Salisbury y Wells) de esta época.