Pestoline (técnica)

Un péndulo de Foucault sólo es fácil de fabricar si mide más de 2 metros. Pero el mío debe tener un volante de 1 metro para poder indicar los segundos. Pocas personas en el mundo han sido capaces de fabricar péndulos pequeños que funcionaran satisfactoriamente. Debo mencionar aquí a los pioneros Haym Kruglak y Stanley Steele en 1984 y a H Richard Crane en 1981. Los dos problemas principales de los péndulos pequeños son la suspensión y la precesión de la elipticidad. El problema de la suspensión es con mucho el más importante, ya que tiene que ser perfecta, de lo contrario el péndulo sólo oscilará en el plano que le resulte más fácil. Otra solución es fundir el hilo en metal. Pero la temperatura de fusión suele destruir las especificaciones del alambre de acero de la suspensión. Un método de suspensión más común consiste en pasar el alambre a través de un mandril de precisión. Sin embargo, también en este caso el péndulo elige una posición preferida y se estabiliza en un plano. Todos los mandriles comerciales tienen pequeñas imperfecciones. Richard Crane solía pasar su mandril por un torno para pulir las mordazas con un abrasivo muy fino. Sólo así podía funcionar el péndulo. El otro problema es cómo eliminar la precesión de elipticidad. Este fenómeno sólo aparece en los péndulos pequeños y empeora cuanto más cortos son. Este efecto indeseable puede reducirse un poco interponiendo un anillo de Charron perfectamente mecanizado y pulido en la décima parte superior de la longitud del péndulo.

He aquí, pues, el primer prototipo que realmente funcionó, el que estaba destinado a servir de banco de pruebas para la construcción de los demás. También estaba destinado, una vez terminadas todas las pruebas, a acabar sus días en mi cocina. Porque no tenía reloj en casa….

El soporte tiene tres funciones: sostener el volante, guiar el hilo del volante con gran precisión (hasta una centésima de milímetro) y permitir ajustar la longitud del volante incluso en movimiento. Se trata de una función que casi nunca se encuentra en los relojes, pero que debería resultar muy útil en el futuro. Abandoné la idea de un mandril porque era demasiado difícil de mecanizar con mis limitados recursos y no permitía ningún ajuste una vez sujetado. En lugar de quedar sujeto entre las mordazas, el alambre de acero (0,18 mm) pasa por el orificio de un zafiro, sube alrededor de una rueda y vuelve a bajar para quedar sujeto en la parte inferior. Un tornillo de ajuste dobla el alambre tras la rueda y afecta así a la altura de la balanza. Si quiero, incluso puedo añadir una compensación de temperatura bimetálica.

Ahora veamos qué hace que este péndulo sea diferente de todos los demás que se han fabricado hasta ahora, a saber, que también sirve como reloj. Que yo sepa, sólo otro hombre lo ha intentado: H. Richard Crane (Universidad de Michigan). El paso del tiempo se leía leyendo el paso del péndulo sobre un círculo graduado en la parte inferior. Pero su péndulo no podía considerarse un verdadero reloj en el sentido de que necesitaba una base horaria externa, un temporizador que hiciera que el péndulo dejara de girar 6 horas al día. El mío, en cambio, tiene que hacerlo todo a la vez: reloj real y péndulo de Foucault. A partir de ahí, los problemas planteados se vuelven muy interesantes. Por ejemplo, ¿cómo puedo asegurarme de que el péndulo compensa la temperatura, dado que no me está permitido utilizar invar (como el invar es magnético, este péndulo se convertiría rápidamente en una brújula)? o ¿cómo puedo saber la hora utilizando el péndulo, dado que su graduación es incompatible con las 24 horas?

Mucha gente sigue pensando que un péndulo de Foucault gira sobre sí mismo cada 24 horas. Esto sólo es cierto en el sentido de las agujas del reloj en el Polo Norte y en el sentido contrario en el Polo Sur. Cuanto menor es la latitud, más despacio gira. En París, son 32 horas. Donde yo vivo, en Sion (Suiza), es de 33 horas y 26 minutos. En el ecuador, su tiempo de rotación es teóricamente infinito. Crane detenía la revolución del volante 6 horas por noche (entre medianoche y las 6 de la mañana) mediante un electroimán adicional controlado por un reloj.

Algunos datos.
Péndulo impulsado electromagnéticamente por un electroimán cada vez que detecta el paso del volante. Latón en casi todas las piezas para eliminar los problemas de magnetismo. Indicación de la hora en la esfera (horas, minutos y segundos) e indicación de la hora en el extremo del volante. El disco del tercio superior sirve para detener la caída del volante en caso de rotura del hilo.

La estabilización de la amplitud utiliza otro de los descubrimientos de Léon Foucault: el freno. Se trata de un anillo graduado no magnético de dimensiones muy precisas colocado al final del recorrido del volante. El paso del imán provoca corrientes inducidas denominadas «corrientes de Foucault», que lo frenan con cada oscilación.

Una montaña rusa: ése fue el resultado de la primera prueba de Pestoline. Esta prueba se realizó en mi taller cuando la altura de la balanza no estaba ajustada, el anillo Charron no estaba centrado y yo estaba todo el día trabajando a su alrededor. No obstante, podemos descubrir bastantes fenómenos interesantes. En este documento, que abarca dos días, podemos ver que las perturbaciones cíclicas se repiten tres veces. Si dividimos el número de días que abarca este gráfico por el número de ciclos, obtenemos la cifra de 16,5: es el número de horas que tarda el péndulo en dar media vuelta sobre sí mismo. Esto nos da 33 horas para una revolución completa, con un margen de error del 1%. (Esta cifra debe tomarse con cautela: yo suelo realizar mediciones que duran entre una semana y un mes para hacer mediciones realmente precisas)

Las perturbaciones que podemos ver proceden del anillo de Charron. Aún no está centrado del todo y se aprecian algunos defectos de mecanizado. Repetí la misma prueba sin el anillo de Charron: la línea era perfectamente plana, pero el recorrido del péndulo era elíptico y el efecto de remolino apenas detectable.

Después de algunos ajustes, centrado y equilibrado, esto es lo que reveló el ordenador:

Este gráfico muestra que Pestoline avanza 7,8 segundos al día, lo que puede ajustarse fácilmente bajando un poco el péndulo. Pero hay más: la sucesión de picos (cada uno de los cuales indica una revolución del péndulo) se ha vuelto más precisa. También podemos ver perturbaciones recurrentes en la parte inferior de la curva, que demuestran que sigue habiendo anisotropía mecánica en el alambre o la suspensión. De este modo, este reloj sirve de banco de pruebas con vistas a mejorar el siguiente. Porque la elección que hay que hacer con este tipo de reloj no es entre la precisión de la hora o la del efecto Foucault. Pestoline ha demostrado que con ambos se pueden obtener buenos resultados.

(Julio de 2003) Pestoline ganó el primer premio en la categoría de «ingenio ingenieril» del concurso Kinetic Art Organization
Este concurso mundial premia obras de arte cinético.

Quienes posean el software MicroSet de Bryan Mumford pueden descargarlo si lo solicitan. Esto les permitirá averiguar lo que ocurre en una millonésima de segundo en el corazón de un péndulo de Foucault, el efecto de las perturbaciones causadas por las corrientes de aire, las oscilaciones parásitas, etc. Esta muestra cubre 5 días de pruebas.