Péndulo de parrilla - Gridiron pendulum
El péndulo de parrilla era un péndulo de reloj con compensación de temperatura inventado por el relojero británico John Harrison alrededor de 1726 y posteriormente modificado por John Ellicott . Se utilizó en relojes de precisión. En los péndulos de reloj ordinarios, la varilla del péndulo se expande y contrae con los cambios de temperatura. El período de oscilación del péndulo depende de su longitud, por lo que la frecuencia de un reloj de péndulo varía con los cambios en la temperatura ambiente, lo que provoca un cronometraje incorrecto. El péndulo de parrilla consta de varillas paralelas alternas de dos metales con diferentes coeficientes de expansión térmica, como el acero y el latón . Las varillas están conectadas por un marco de tal manera que sus diferentes expansiones (o contracciones) térmicas se compensan entre sí, por lo que la longitud total del péndulo, y por lo tanto su período, permanece constante con la temperatura.
El péndulo de parrilla se utilizó durante el período de la Revolución Industrial en relojes reguladores , relojes de precisión empleados como estándares de tiempo en fábricas, laboratorios, edificios de oficinas y oficinas de correos para programar el trabajo y configurar otros relojes. La parrilla se asoció tanto con el cronometraje de calidad que hasta el día de hoy muchos relojes tienen péndulos con parrillas falsas decorativas, que no tienen cualidades de compensación de temperatura.
Cómo funciona
Su forma más simple y posterior consta de cinco varillas. Una barra de hierro central sube desde el bob hasta un punto inmediatamente debajo de la suspensión.
En ese punto, una pieza transversal (puente del medio) se extiende desde la varilla central y se conecta a dos varillas de zinc , una a cada lado de la varilla central, que llegan hasta el puente inferior justo encima de la pesa y se fijan al mismo. El puente inferior despeja la varilla central y se conecta a dos varillas de hierro más que corren de regreso al puente superior unido a la suspensión. A medida que las varillas de hierro se expanden con el calor, el puente inferior cae en relación con la suspensión y la bobina cae en relación con el puente del medio. Sin embargo, el puente del medio se eleva en relación con el inferior porque la mayor expansión de las varillas de zinc empuja el puente del medio, y por lo tanto la sacudida, hacia arriba para igualar la caída combinada causada por el hierro en expansión.
En términos simples, la expansión hacia arriba del zinc contrarresta la expansión combinada hacia abajo del hierro (que tiene una mayor longitud total). Las longitudes de las varillas se calculan de modo que la longitud efectiva de las varillas de zinc multiplicada por el coeficiente de expansión térmica del zinc sea igual a la longitud efectiva de las varillas de hierro multiplicada por el coeficiente de expansión del hierro manteniendo así el péndulo con la misma longitud.
La construcción original de Harrison que usa latón (el zinc puro no está disponible en ese momento) es más compleja ya que el latón no se expande tanto como el zinc. Se necesita un conjunto adicional de varillas y puentes, lo que proporciona nueve varillas en total, cinco de hierro y cuatro de latón. El grado exacto de compensación se puede ajustar teniendo una sección de la varilla central que es en parte de latón y en parte de hierro. Estos se superponen (como un sándwich) y están unidos por un pasador que atraviesa ambos metales. Se hacen varios orificios para el pasador en ambas partes y mover el pasador hacia arriba o hacia abajo de la varilla cambia la cantidad de la varilla combinada que es latón y la cantidad de hierro. A finales del siglo XIX, la empresa Dent comercializó un desarrollo adicional de la parrilla de zinc en la que las cuatro varillas exteriores fueron reemplazadas por dos tubos concéntricos que estaban unidos por una tuerca tubular que se podía atornillar hacia arriba y hacia abajo para alterar el grado de compensación.
Desventajas
Los científicos del siglo XIX descubrieron que el péndulo de parrilla tenía desventajas que lo hacían inadecuado para los relojes de mayor precisión. La fricción de las varillas que se deslizan en los orificios del marco hizo que las varillas se ajustaran a los cambios de temperatura en una serie de pequeños saltos, en lugar de con un movimiento suave. Esto provocó que la velocidad del péndulo y, por lo tanto, el reloj cambiaran repentinamente con cada salto. Más tarde se descubrió que el zinc no es muy estable dimensionalmente; está sujeto a fluencia . Por lo tanto, otro tipo de péndulo con compensación de temperatura, el péndulo de mercurio , se utilizó en los relojes de mayor precisión.
Hacia 1900, los reguladores astronómicos de mayor precisión utilizaban péndulos de materiales de baja expansión térmica como invar y cuarzo fundido .