Como se fazem relógios? - paginas.fe.up.ptpaginas.fe.up.pt/~projfeup/submit_13_14/uploads/relat_1M4_1.pdf · foi proposto trabalhar no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP

Como se fazem

relógios?

Relógios mecânicos

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA

Supervisora: Eng.ª Teresa Margarida G. P. Duarte

Monitora: Maria João Pires

Equipa 1M4-1:

Eduardo Daniel Roque Silva [email protected]

Joana Maria Leal Cortinhas [email protected]

Luís da Silva C. Seixas Brás [email protected]

Nuno Alexandre M. Rosário [email protected]

Pedro Almeida Teixeira [email protected]

Como se fazem relógios? Relógios Mecânicos | Equipa 1M4-1

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO | PROJETO FEUP 2013/2014

RESUMO Os relógios mecânicos, de corda e pêndulo, sofreram uma grande evolução ao

longo dos tempos.

Os primeiros relógios de corda surgiram no séc. XV e apesar de terem sofrido

melhoramentos, o seu mecanismo permanece essencialmente o mesmo: uma mola

principal é enrolada e vai-se desenrolando, fazendo funcionar uma série de rodas

dentadas que por fim movem os ponteiros do relógio.

O relógio de Pêndulo foi inventado em 1656 por Christiaan Huygens, inspirado

pelas descobertas de Galileu. Houve no entanto a necessidade de reduzir as amplitudes

de oscilação do pêndulo e consequentemente foi inventado o chamado “escape de

repouso”.

A base de funcionamento dos relógios de pêndulo reside no mecanismo de

escape que controla a velocidade com que a corda do relógio é desenrolada de modo a

que os ponteiros se movam à velocidade certa.

Devido à forte possibilidade de avarias motivadas por variação da temperatura,

pressão e oscilação, a partir de 1933, com a invenção dos relógios de quartzo, os relógios

mecânicos foram sendo substituídos, mantendo-se nos nossos dias como peças

decorativas e antiguidades.

O processo de fabrico de ambos os relógios é bastante semelhante visto que o

seu mecanismo não é muito diferente. Através de vários processos de maquinagem dá-

se forma aos componentes que são depois montados por um relojoeiro numa caixa

tradicionalmente coberta por um vidro.

PALAVRAS-CHAVE Tempo;

Relógios;

Pêndulo;

Engrenagem;

Escape;

Mecanismo;

Mola;

Âncora.



AGRADECIMENTOS

Gostaríamos de agradecer a todos os que contribuíram de alguma forma de

modo a tornar este trabalho possível. Em particular agradecemos à nossa monitora,

Maria João Pires pelo valioso contributo que deu, apoiando-nos em toda a fase de

elaboração deste trabalho e à nossa supervisora, professora Teresa Margarida Duarte

que exigiu sempre mais de nós, levando-nos a avançar além do que esperávamos.



ÍNDICE

INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 1

BREVE HISTÓRIA DOS RELÓGIOS ........................................................................................... 2

RELÓGIO DE CORDA .................................................................................................................. 3

HISTÓRIA E EVOLUÇÃO ................................................................................................................................................ 3

MECANISMO E FUNCIONAMENTO ............................................................................................................................... 5

RELÓGIO DE PÊNDULO ............................................................................................................. 6

HISTÓRIA E EVOLUÇÃO ................................................................................................................................................ 6

MECANISMO E FUNCIONAMENTO ............................................................................................................................... 9

MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICO .............................................................................. 14

MATERIAIS .................................................................................................................................................................... 14

O MECANISMO ........................................................................................................................................................... 15

O VIDRO ..................................................................................................................................................................... 16

CONCLUSÃO .............................................................................................................................. 18

LISTA E BIBLIOGRAFIA DE FIGURAS .................................................................................... 19

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ 21


FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO | PROJETO FEUP 2013/2014 1

Introdução Desde o início dos tempos que o Homem sentiu a necessidade de medir o

Tempo. Para isso foram-se desenvolvendo relógios (dispositivo mecânico ou eletrónico que

serve para a exibição de tempo. Um Relógio é uma máquina na qual um dispositivo que executa

movimentos regulares em intervalos de tempo iguais está ligado a um mecanismo de contagem

que regista o número de movimentos. 1 ): começando pelos básicos relógios de sol,

atravessando relógios de água (clepsidras) e de areia (ampulhetas), relógios de bolso, de

pêndulo, de quartzo e chegando finalmente aos modernos relógios atómicos (alguns dos

quais só se atrasam um segundo a cada 50,8 mil milhões de anos!2).

Mas como funcionam os relógios? E como se fazem relógios? É este o tema que

foi proposto trabalhar no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP e ao qual se vai

dar resposta. Dentro deste, que melhor subtema podia uma equipa de futuros

engenheiros mecânicos pedir senão “Relógios Mecânicos”? Focar-se-á então mais

concretamente este tipo de instrumentos.

Há dois tipos de relógios mecânicos: Relógios de Corda e de Pêndulo. Este

trabalho será então inicialmente dividido em 2 partes para melhor se explorarem estes

tipos de relógios. Qual a sua história e evolução ao longo dos tempos? Quais os seus

princípios de funcionamento? A estas e a mais algumas questões se tentará obter uma

resposta. Numa parte final, serão explorados os materiais e processos de fabrico destes

relógios visto que grande parte do mecanismo é feito da mesma maneira, e com os

mesmos materiais, apenas a uma escala diferente.

1 Encyclopædia Britannica 2013 2 Stromberg 2013



Breve História dos Relógios

Com a evolução da Humanidade e o avançar da sociedade, o Homem sentiu a

necessidade de dividir o tempo, a fim de organizar as suas tarefas.

O relógio de sol foi a primeira forma de realizar esta divisão. Era o resultado da

fixação de um mastro ao solo, que projetava a sua sombra numa escala semicircular

desenhada no chão. Não mostrava horas, mas permitia dividir

o dia.

Com o constante desejo de melhorar esta divisão do

dia, surgiram os relógios de água (clepsidras) (Fig. A) e os

relógios de areia (ampulhetas) (Fig. B) por volta de 400 a.C.. A

partir daí, a medição da passagem do tempo tomou um lugar

de importância nas atividades do ser humano. O dia era agora

dividido em tempos diferentes com as

ocupações correspondentes a cada

momento.

A divisão do tempo em horas surgiu apenas no séc. XIV com

a invenção de um sistema chamado de “foliote” contudo, a divisão

do dia em horas só foi conseguida após as descobertas de Galileu

que levaram à construção do primeiro relógio de pêndulo já no

século XVII [A].

Somente no século XVIII surgiram relógios com a marcação

dos minutos.

Com a invenção de relógios de quartzo (Fig. C) em 1920

e do relógio atómico em 1949 tornou-se obsoleta a medição de

tempo usando dispositivos mecânicos. Vivemos agora num

mundo cronometrado ao segundo, onde os atrasos não são

tolerados e o Homem corre contra a sua própria invenção: a

cronometragem do tempo [B, C].

Fig. B – Ampulheta

Fig. A – Clepsidra ateniense

reconstituída, Museu da

Ágora antiga de Atenas

Fig. C – Relógio de

quartzo moderno



Relógio de corda

História e Evolução

Apesar dos primeiros registos acerca do relógio de corda datarem do século XV,

já anteriormente se haviam inventado relógios com mecanismos semelhantes, os

primeiros relógios mecânicos.

Os primeiros relógios que se assemelham aos relógios de corda surgiram um

século antes e eram maioritariamente movidos através de sistemas hidráulicos que

usavam pesos e inclusive água ou utilizavam o sistema de escape. O sistema de escape

consistia num mecanismo no qual uma roda dentada alternava entre dois ciclos distintos:

movimento contínuo e paragem periódica, regressando de novo ao primeiro [1].

Desta forma, o escape, que não possuía forma

definida e por isso variava de máquina para máquina,

retinha a rotação da roda, prendendo um dente e,

determinado intervalo de tempo depois, deixava a roda

correr novamente para a parar logo a seguir, formando

um ciclo e assim medindo o tempo. Este mecanismo

(fig.1) foi a base para todos os outros relógios que iriam

surgir, até aos dias de hoje.

O primeiro relógio de corda surgiu na sequência

deste mecanismo, data de 1430 e sabe-se que foi

oferecido a Filipe o Bom, duque da Burgúndia. Em meados do século XVI foi inventado

por Taqi al-Din, engenheiro e inventor otomano, o primeiro relógio a corda com alarme

e era capaz de tocar a uma hora específica, através de uma cavilha (colocada na roda

principal do mecanismo) que ativava o dispositivo sonoro. Este relógio foi também,

segundo registos, o primeiro a medir o tempo em minutos e posteriormente, após alguns

melhoramentos conseguia inclusivamente medir o tempo em segundos [2].

A partir do século XVII, a procura de um relógio portátil a corda intensificou-se,

em grande parte devido ao facto dos relógios de pêndulo serem pouco eficazes a bordo

de navios, por causa da oscilação provocado pelas ondas. O britânico John Harrison

Fig. 1 – Mecanismo de escape



fabricou uma série de protótipos entre 1736 e

1761 que são considerados como sendo os

primeiros verdadeiros relógios mecânicos. Um

deles, o H4 (fig.2) possuía uma precisão

notável para a época: menos de 5 segundos

perdidos ao fim de 10 dias.

Com o passar do tempo e o

aparecimento dos relógios de quartzo, o

relógio de corda sofreu um decréscimo no seu

fabrico e comercialização. No entanto tem-se

verificado que nos últimos anos a procura tem

aumentado, tanto em relógios de pulso,

despertadores ou relógios de parede que, apesar de conterem essencialmente o mesmo

mecanismo de há vários séculos (excetuando alguns melhoramentos modernos), são

contudo bastante precisos e fiáveis [3].

Fig.2 – H4, a obra-prima de Harrison



Mecanismo e Funcionamento

O mecanismo por detrás dos relógios de corda (fig3.) é bastante simples e

manteve-se inalterado ao longo do tempo com exceção de pequenos melhoramentos.

Basicamente, o utilizador do relógio, ao fazer girar a chave repetidamente num sentido

está a enrolar a mola principal do sistema. Esta, por sua vez, vai desenrolar-se ao longo

do tempo e alimentar o mecanismo, sendo esse movimento que fará funcionar um

sistema de rodas dentadas interligadas entre si, permitindo assim o movimento dos

ponteiros e dos restantes componentes tais como o mecanismo [4].

Os relógios de corda são geralmente regulados por um de dois mecanismos: um

pêndulo ou uma roda de escape, como já foi referido anteriormente. Hoje em dia é o

segundo que predomina, uma vez que o relógio de pêndulo, devido à suscetibilidade a

avarias provocadas por fatores externos tais como diferenças de temperatura, pressão

e oscilações, foi-se tornando obsoleto com o tempo [5].

Fig.3 – Mecanismo base do relógio de corda



Relógio de Pêndulo

História e Evolução

O relógio de pêndulo usa um peso que oscila em torno de um ponto fixo, o

pêndulo, como elemento contador de tempo.

Como um pêndulo é um peso que oscila regularmente, movendo-se para trás e

para a frente em espaços de tempo iguais e mais ou menos precisos, dependentes do

comprimento do fio, este pode ser utilizado para medir o tempo de um relógio.

Desde a sua invenção em 1656 por Christiaan Huygens, inspirado nos anteriores

estudos de Galileu Galilei, até os anos 30, o relógio de pêndulo foi o relógio mais preciso

e universalmente usado.

Os relógios de pêndulo só podem ser utilizados estacionariamente, visto que o

seu mecanismo seria grandemente afetado por acelerações, que arruinariam a

regularidade da oscilação do pêndulo, daí a necessidade de um relógio de bolso mais

preciso, que levou à invenção do relógio de quartzo em

1933. Neste momento, os relógios de pêndulo são

guardados e mantidos primariamente pelo seu valor

decorativo e como antiguidades [6].

Fig. 3 – Relógio de Pêndulo



Foram as descobertas físicas de Galileu, acerca do movimento de queda livre

uniformemente acelerado e do isocronismo, que levaram a uma futura invenção do

mecanismo do relógio de pêndulo. Reza a

lenda que as experiências que levaram a

essas descobertas físicas sucederam quando

Galileu, aleatoriamente, reparou num

movimento balanceante do grande

candeeiro da catedral de Pisa e mediu o

tempo de oscilação usando o seu pulso

como temporizador.

Isocronismo, segundo Galileu,

significa que um pêndulo demora sempre o

mesmo tempo por oscilação, daí poder ser

utilizado como temporizador de um relógio,

sem depender da amplitude da oscilação, o que é apenas aproximadamente verdade (a

independência da amplitude), retificou Christian Huygens. Galileu também descobriu que

o quadrado do período varia diretamente com o comprimento do fio do pêndulo, o que

permitia escolher a unidade de tempo que se pretendia (o segundo). Apesar disto,

Galileu nunca ligou as suas descobertas, feitas com o propósito de justificar a sua teoria

do plano inclinado, à possibilidade de criar um

engenho cronometrador de tempo até perto do

fim da sua vida, em 1637 acabando por nem

sequer o planear.

Foi em 1642 que Vincenzo, filho de

Galileu, desenhou um relógio baseado nas

teorias do pai, que nunca chegou a acabar até

1649, pois nem viveu para isso - nem o relógio

teria funcionado baseado nas largas amplitudes

requisitadas pela roda de coroa (mecanismo

existente nos relógios de corda, anteriores ao

pêndulo, de aplicação de uma força no

movimento de um relógio) [7,8].

Fig. 4 – Candeeiro da Catedral de Pisa

Fig. 5 – Esquema de um Pêndulo Gravítico



Huygens, inspirado pelas experiências de Galileu, desenhou o primeiro relógio

de pêndulo e contratou um famoso relojoeiro, Salomon Coster, para o contruir.

Huygens mostrou que amplitudes de oscilação grandes tornavam o pêndulo

incerto, fazendo o período oscilatório variar com as alterações inevitáveis de forças no

movimento de queda e, consequentemente, atrasar ou adiantar o relógio.

A descoberta de Huygens, que apenas um pêndulo com oscilações de amplitudes

pequenas é isócrono, motivou os relojoeiros da época e levou à invenção de mecanismos

mais avançados entre 1670 e 1715, reduzindo as amplitudes para 4º-6º, diminuindo a

variação de tempo dos relógios em geral de uma de 15 minutos por dia para cerca de

15 segundos [9,10,11].

Foi a necessidade de reduzir a amplitude de oscilação de um pêndulo que levou

à introdução de novos tipos de reguladores no mecanismo do relógio. Foram inventados

os chamados escapes de âncora, nos quais a roda dentada, puxada pelo peso, atuava

sobre o pêndulo sobre a forma de um ressalto, obra dos ingleses William Clement,

relojoeiro e Robert Hook, cientista, em 1670. Nesse mesmo ano o relojeiro Josesh

Knibb contruiu o primeiro relógio com o escape de âncora, em Oxford.

A solução encontrada de modo a separar o impulso da paragem nos reguladores

de Clement-Hook foi obra de Thomas Tompion, em 1676, o pai da horologia britânica.

George Graham foi quem melhorou o dispositivo em 1715 e tornou possível a utilização

em massa do relógio de pêndulo. Inventou o chamado escape de repouso, no qual o

ressalto dado ao pêndulo pela roda dentada, que o tornava instável, é eliminado [12].



Mecanismo e Funcionamento

Como são constituídos os relógios de pêndulo?

Todos os relógios de pêndulo podem ser divididos em cinco partes:

- a face do relógio, com os ponteiros das horas e dos minutos (e o dos segundos,

dependendo do relógio);

- um peso ou uma mola, que fornece a energia necessária para girar os ponteiros

do relógio;

- uma roda dentada que regula a velocidade com que a energia do peso é libertada

(roda de escape);

- um escape que fornece ao pêndulo impulsos precisos que o mantêm a oscilar,

e que liberta a roda dentada permitindo que esta se mova no sentido do movimento,

percorrendo a mesma distância em cada movimento/ciclo.

- o pêndulo.

Fig. 6 – Esquema do mecanismo de um relógio de pêndulo



Como funcionam?

A base de funcionamento dos relógios de pêndulo reside no mecanismo de

escape presente no interior destes relógios.

O mecanismo de escape (Fig.7) é o órgão regulador do relógio mecânico, ou seja,

é ele que regula a passagem do tempo, controlando a velocidade com que a corda do

relógio é desenrolada, por meio de ciclos de travagem e de libertação (daí o nome

escape). Se o relógio não tivesse um mecanismo de escape e tivesse apenas as rodas de

escape a fazer girar os ponteiros, a corda desenrolava-se em segundos. Por isso é que é

preciso este mecanismo, para regular essa força, travando e libertando a âncora

lentamente, controlando a sua velocidade de

modo conhecido e calculado matematicamente,

para que tudo resulte na velocidade certa de

rotação dos ponteiros [13].

Uma coisa que não podemos esquecer é

que os pêndulos não vão oscilar para sempre,

logo a roda dentada precisa de fornecer apenas

a energia necessária para que o pêndulo continue

a oscilar. Para cumprir esta tarefa, a âncora e os

dentes da roda dentada possuem uma forma

especial. Os dentes da roda dentada libertam-se

e o pêndulo recebe um pequeno impulso na

direção correta pela âncora de cada vez que isto

acontece [14].

Nos relógios de precisão o mecanismo de

escape é regulado por um pequeno peso ou mola

cujo estado é reestabelecido em intervalos de

tempo frequentes por um mecanismo

independente chamado de “remontoire” (do

francês remonter, que significa "ao vento"

(Wikipédia)). Isto reduz o risco de efeitos

secundários produzidos por eventuais variações

na roda dentada.

Fig. 7 – Desenho do mecanismo de escape

Legenda:

1 – Roda de escape;

2 – Superfície de impulso das palhetas;

3 – Superfície “bloqueadora” das palhetas;

4 – Palheta de entrada;

5 – Palheta de saída;

6 – Âncora;

7 – Eixo do pêndulo



Imagine-se:

Se o pêndulo estiver a balançar para a esquerda e passar

pela posição central, à medida que este continua o seu balanço,

a superfície bloqueadora da palheta do lado esquerdo vai

libertar o dente da roda de escape. A roda irá, assim, avançar a

distância correspondente a meio dente até atingir a superfície

bloqueadora da palheta do lado direito. Á medida que este ciclo

decorre, a roda dentada, ao embater nas superfícies das

palhetas vai gerar barulhos que nós conhecemos como “tick” e

“tack”, e é daí que provém o tão conhecido som dos relógios (tick-tack). (Wikipédia)

Uma coisa que temos de ter em mente é que nenhum relógio de pêndulo começa

a trabalhar sem um “empurrãozinho”.

Escape de repouso (Deadbeat escapement)

Ao longo da história foram existindo vários tipos de escapes com as suas próprias

características, mas aquele que serve de base para a construção de todos os relógios de

pêndulo foi obra/invenção de George Graham.

Fig. 8 – Esquema do mecanismo de escape

Quem foi George Graham?

George Graham, nascido a 1673, em Londres, foi um relojoeiro e inventor inglês e

era também membro da família real. Colega de trabalho e amigo de Thomas Tompion,

relojoeiro inglês de renome, Graham foi reconhecido por apresentar significantes

melhoramentos no design dos relógios de pêndulo, por inventar uma nova coluna/varão de

mercúrio que compensa o pêndulo pelas mudanças de temperatura e por ser o inventor do

primeiro cronómetro. Contudo, a sua maior invenção foi o “Graham escapement” ou o

escapamento de repouso, uma espécie de versão melhorada do escapamento de âncora, por

volta de 1715. George Graham recusou-se a patentear esta grande invenção, pois entendeu

que esta devia ser usada por outros relojoeiros [15].



Este passou a ser o mecanismo de escape

escolhido em todos os relógios de pêndulo desde a sua

invenção. Graham modificou o braço de cada palheta de

maneira a que a parte de baixo de cada um apresentasse

a sua forma baseada num arco de circunferência com

centro no eixo de rotação da âncora (Fig. 9). A ponta

de cada palheta tem uma superfície cujo ângulo é

baseado nas direções das forças que tem como objetivo

providenciar um impulso ao pêndulo à medida que o

dente da roda de escape desliza por essa mesma superfície [15].

Ao contrário escapamento de âncora, neste caso, as palhetas têm claramente

separadas as superfícies bloqueadoras das superfícies de impulso/libertação. As

superfícies de bloqueamento são partes de cilindros circulares com o eixo que passa no

ponto de suspensão da âncora. As superfícies de impulso são planas e ajustadas para

transferir força para o pêndulo apenas durante a

passagem pelo ponto de equilíbrio [16].

Fig. 9 – Mecanismo de escape circular de Graham

Fig. 10 – Desenho do “Graham escapement” ou escapamento de

repouso.

(a) roda de escape (b) palhetas

(chamados de “levées”, em francês, ou

“pallet”, em inglês) (c) suporte do

pêndulo



A figura 11 exemplifica os diversos passos constituintes do ciclo do escapamento de repouso.

(a) Mostra o primeiro choque entre o dente da roda de escape e a superfície de bloqueamento da palheta esquerda.

(b) Mostra o segundo choque, no qual o pêndulo atinge o alcance máximo e começa a mover-se no sentido contrário.

(c) Mostra o terceiro choque em que outro dente da roda de escape volta a atingir, neste caso do lado direito, uma superfície de bloqueamento da palheta

(d) Mostra o quarto choque onde, novamente, o pêndulo atinge o ponto máximo

(e) No quinto choque, mostra a âncora e o pêndulo nas suas posições originais depois de completado um ciclo [15].

Fig. 11 – Os cinco ‘choques’ do ‘Graham Escapment’



Materiais e Processos de Fabrico

Com a invenção de relógios mais precisos, tanto os relógios de corda como os

de pêndulo não são procurados, e por isso, atualmente não são fabricados

industrialmente. Os que ainda são feitos nos nossos dias são-no por artesãos. Sendo um

fabrico artesanal, os relógios que ainda são produzidos são constituídos pelos mais

diversos materiais, não se podendo chegar a uma conclusão de qual o melhor.

Materiais

A mola principal dos relógios de corda é normalmente feita de aço temperado

ou de uma liga de aço especializada pois é a peça que torna possível o funcionamento

do relógio e como tal tem de ser bastante robusta e resistente. Recentemente têm sido

testados no fabrico destas molas materiais cerâmicos, titânio e fibra de carbono mas,

devido ao facto de serem uma matéria-prima dispendiosa, o seu uso ainda não se

generalizou [17,19].

Os relógios de pêndulo podem ser feito de vários materiais, que são avaliados

como melhores ou piores baseados em vários fatores tais como a sua expansão térmica,

deformabilidade, mudanças de movimento e durabilidade. Os materiais mais comuns

usados no fabrico do pêndulo em si são o aço, a madeira e o invar (liga de Níquel (36%)

e Ferro (63%)), mas o melhor material é o quartzo, graças à sua grande estabilidade e

baixa expansão térmica. O aço é usado frequentemente porque é barato e tem uma

expansão térmica relativamente baixa. A madeira é muitas vezes recomendada graças ao

seu coeficiente linear de expansão térmica, mas é sem dúvida um material instável devido

a deformar, rachar facilmente, expandir e contrair bastante com a humidade. O invar é

magnético e enferruja em ambientes húmidos. Um novo material possível para o pêndulo

é a fibra de carbono, apesar do epóxi absorver humidade, expandindo [18].

As rodas dentadas, constituintes do mecanismo de ambos os sistemas, são

normalmente feitas de materiais como alumínio, magnésio ou outros menos

dispendiosos do que os da mola principal dos relógios de corda, podendo inclusivamente

ser feitas de plástico em algumas situações. O mecanismo de escape é normalmente feito

de alumínio ou aço [17,19].



Apesar de estes serem os materiais mais utilizados no fabrico das peças metálicas,

estas também se podem fabricar em diversos outros materiais tais como cobre, latão,

bronze ou chumbo. A seleção de materiais variou ao longo do tempo e varia, como é

óbvio, de acordo com o fabricante.

A caixa pode ser feita de qualquer madeira, sendo utilizado o mogno e o ébano

em relógios mais elaborados e de preço mais elevado. O mostrador é feito de vidro.

O Mecanismo

Os diversos componentes dos relógios possuem diferentes processos de fabrico.

As rodas dentadas são maioritariamente produzidas recorrendo à fresagem,

embora possam de igual modo ser obtidas por processos de fundição em moldes de

areia ou mesmo artesanalmente, embora este último processo já não seja muito utlizado.

A mola principal dos relógios de corda

tem um processo de fabrico mais complexo. Em

primeiro lugar procede-se à dobragem, que

pode ser feita de dois modos: a frio ou com o

metal aquecido [19].

O primeiro consiste em dobrar a mola

em torno de um eixo, o que pode ser feito numa

máquina própria para enrolar (Fig. 12) ou num

torno mecânico. Este processo também pode

ser feito automaticamente por uma máquina CNC (Central Navigation Computer), uma

máquina como o próprio nome indica, controlada por um computador [19].

O segundo processo consiste em aquecer o metal ou a liga metálica até ficar

incandescente e nesse estado, sendo o metal mais flexível, procede-se mais facilmente a

dobragem na máquina de enrolar. De seguida a mola, ainda incandescente é retirada de

imediato da máquina e arrefecida com óleo para endurecer [19].

Após estar enrolada, a mola irá sofrer um processo de aquecimento, num forno,

a uma determinada temperatura e depois arrefece, desta feita, de um modo lento e

gradual [19].

Os processos de acabamento consistem em polimento, a fim de se obter uma

superfície lisa e livre de quaisquer rugas. A mola é de seguida comprimida e testada para

Fig. 12 – Máquina de enrolar metal



verificar se cumpre na perfeição a função desejada. Por fim a mola é sujeita a pintura e

imersa num banho de zinco ou crómio para proteção [19].

O Vidro

O vidro mais utilizado nos relógios é o vidro mineral3. Este obtém-se através do

tratamento de vidro normal por processos químicos ou por meio de calor, a fim de o

deixar mais resistente a riscos [21].

Mas como é feito o vidro?

O processo não é muito diferente de fazer um bolo e, tal como há diferentes

receitas para fazer diferentes bolos, também há variadas formas de fazer vidro. Contudo

todas começam com o primeiro passo, que é misturar os ingredientes. Neste caso, 70%

de areia de sílica é misturada com 14% de carbonato de sódio, 14% de carbonato de

cálcio (obtido de calcários) e 2% de outros minerais (são estes minerais que vão dar cor

ao vidro, ou outras características especiais (como brilho) e variam com o fim que o

vidro terá) [22, 23].

Um dos muitos processos existentes para o fabrico do vidro é o chamado

“processo de flutuação”. Neste a mistura de materiais é introduzida num forno

industrial. À medida que os minerais vão entrando no tanque do forno, ar pré-aquecido

é forçado para dentro da câmara e combinado com jatos de gás natural formando

poderosas chamas que liquefazem a mistura em minutos deixando-a a uma temperatura

entre os 1500 e os 1600°C. Agora o vidro passa (dentro do forno) para um tanque onde

arrefece para cerca de 1100°C e seguidamente por um refinador no qual são eliminadas

as bolhas de gases criadas e depois segue por um canal para a fase seguinte a que se

chama “banho de flutuação” [24].

3 Outro tipo de vidro muito utilizado em relógios (especialmente de pulso) é o chamado “vidro de safira” e é obtido através do corte de uma safira criada através da fusão e cristalização de alumina. Este vidro é tão duro que só um diamante o consegue riscar, contudo, é também consideravelmente mais caro [20].



Esta fase baseia-se no facto de que o vidro (líquido) flutua num banho de estanho

líquido, á medida que arrefece e endurece. O tanque é selado e a sua atmosfera

alimentada com hidrogénio e azoto para evitar a oxidação do estanho. Uma tira de vidro

vai fluindo continuamente para dentro do banho de estanho, sendo conduzida para a

câmara de resfriamento a 600°C. Aumentando ou diminuindo a velocidade a que o vidro

flui, ajusta-se a sua espessura, fazendo-o andar mais rapidamente para espessuras mais

finas. A câmara de resfriamento consiste essencialmente numa comprida caixa fechada

dentro da qual o vidro vai arrefecer sob condições muito controladas de forma a ficar

com as propriedades desejadas. O vidro aparece depois a uma temperatura que ronda

os 100°C e arrefece para a temperatura ambiente pelo ar envolvente. Para transformar

este vidro comum em vidro mineral, este é novamente aquecido e seguidamente

arrefecido de uma forma ainda mais controlada, ou então feito passar por banhos de

determinados químicos que lhe conferem um melhor conjunto de propriedades [24, 25].

O vidro é então depois cortado e polido e chega finalmente ao relojoeiro que o

vai montar em frente aos ponteiros do relógio.

Fig. 13 – Processo de flutuação



Conclusão Com apoio na pesquisa realizada, conclui-se que, apesar de o mecanismo dos

relógios de corda e de pêndulo ser muito semelhante e basear-se nos mesmos princípios

de funcionamento, devido à falta de procura no mercado atual, facto este resultante da

invenção e comercialização mais barata de relógios de maior precisão, estes não são

fabricados a nível industrial.

Assim sendo, são utilizados variados materiais na sua conceção e fabrico. O

material mais comummente usado no mecanismo dos relógios é o aço. Sendo aço ou

qualquer outro metal, o material é maquinado usando variados processos de modo a

dar forma às rodas dentadas, molas e outros componentes do mecanismo do relógio,

incluindo os pêndulos, componente principal dos relógios com o mesmo nome. Destaca-

se porém o uso de aço temperado na mola principal dos relógios de corda, visto ser o

melhor material para este componente.

O mecanismo é depois montado numa caixa (tradicionalmente feita de madeira)

cujo mostrador é geralmente coberto por vidro.

Estes relógios, produzidos por artesãos especializados, são o resultado de uma

aliança entre criatividade, originalidade e excelência na arte e na engenharia com uma

longa história de melhoramentos e por isso os relógios de corda e de pêndulo que ainda

são fabricados são exemplos de peças de coleção e exibição mais do que simples

mostradores de tempo.



Lista e Bibliografia de figuras - Imagem de capa: Eric Freitas. 2009. “Mechanical Clock 9”. Flickr – Kotomi Jewelry.

Acedido a 8 de outubro de 2013.

http://www.flickr.com/photos/kotomi-jewelry/4167681730/.

- Fig. A - Clepsidra ateniense reconstituída, Museu da Ágora antiga de Atenas –

Marsyas. 2005. “AGMA Clepsydre”. Acedido a 28 de outubro de 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:AGMA_Clepsydre.jpg#file.

- Fig. B – Ampulheta - S Sepp. 2007. “Wooden hourglass 3”. Acedido a 28 de outubro

de 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Wooden_hourglass_3.jpg

- Fig. C – Relógio de quartzo moderno – Adaptado de Lin, Shane. 2011. “Custom

Omega Silver Speedmaster”. Acedido a 28 de outubro de 2013.

http://www.flickr.com/photos/shanelin/5886489435/

- Fig. 1 – Mecanismo de escape - Mario Frasca. 2009. “Scappamento”. Acedido a 2

de outubro de 2013.

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- Fig. 2 – National Maritime Museum. n.d.. “Harrison’s masterpiece: H4”. Time in

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- Fig. 3 – Relógio de Pêndulo – Adaptado de Av.kumar85. 2007. “Old pendulum

clock”. Acedido a 26 de outubro de 2013.

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- Fig. 4 – Candeeiro da Catedral de Pisa – Adaptado de JoJan. 2005.

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- Fig. 5 - Esquema de um Pêndulo Gravítico – Orgullobot. 2007. “Diagram of a simple

gravity pendulum”. Acedido a 3 de outubro de 2013.

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Como se fazem relógios? - paginas.fe.up.ptpaginas.fe.up.pt/~projfeup/submit_13_14/uploads/relat_1M4_1.pdf · foi proposto trabalhar no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP