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Breve Historia del Cuarzo: Una aventura que comenzó en 1880

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Milpostista
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Me picó el gusanillo de la relojería por los mecánicos. Me fascinaba cómo esos engranajes tan pequeños lograban funcionar, cargarse solos con el movimiento de la muñeca y mantener unos márgenes de error de apenas unos segundos al día. Una maquinaria de siglos comprimida en algo que cabía en la muesca de mi mano.

Sin embargo, mi primer reloj fue un cuarzo: un Casio F-10 que me regalaron por mi Primera Comunión. Me acompañó durante toda la adolescencia pegado a la muñeca, fue golpeado y olvidado en cajones. Hoy sigue conmigo y sigue funcionando después de un pequeño proceso de limpieza que le hice en 2025. Es, en sí mismo, la mejor demostración de lo que el cuarzo representa.


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La placa de mi casio F-10.

El primero que me compré fue un Citizen Promaster, un cronógrafo con el calibre Miyota 3510, del que hablaré otro día porque me parece una obra de arte aunque no sea un 9F de Grand Seiko ni un VHP de Longines. Pero antes de hablar de los relojes que componen el olimpo del cuarzo de alta precisión, conviene entender desde la física lo que hace especial a toda esta familia de tecnología. Porque el cuarzo no es solo "más barato que un mecánico" (el que lo es). Es algo bastante más interesante que eso.

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Miyota 3S10, diseñado para poder ser reparado. Fuente: Chrono24.



I · Piezoelectricidad: la física que hace posible el cuarzo

Nuestro viaje comienza en 1880 con Pierre Curie, el mismo que más tarde compartiría el Nobel de Física con su esposa Marie Curie, que descubrió el efecto piezoeléctrico junto a su hermano Jacques estudiando cristales. Tenían 21 y 24 años respectivamente.

Los hermanos Pierre y Jacques Curie observaron que al comprimir ciertos cristales como el cuarzo, la turmalina o el topacio, en orientaciones específicas, aparecía una carga eléctrica en su superficie. A este fenómeno lo llamaron efecto piezoeléctrico directo: presión mecánica que genera electricidad.


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Pierre Curie. Fuente: Enciclopedia Británica.

Pero existe también el efecto inverso: si se aplica un voltaje al cristal, este se deforma físicamente. Y si se aplica un voltaje alterno, el cristal vibra a la frecuencia de esa señal. Esta deformación genera, a su vez, una nueva señal eléctrica. Es un sistema que se retroalimenta: el circuito excita al cristal, el cristal vibra, y esa vibración genera la señal que el circuito necesita para mantenerse en marcha.

El cuarzo no es solo un oscilador. Es un sistema donde electricidad y mecánica se retroalimentan con una precisión que la naturaleza raramente brinda de manera tan conveniente.

¿Por qué el cuarzo y no otro material?

El cuarzo no es el material piezoeléctrico más sensible que existe, hay cerámicas piezoeléctricas artificiales con una respuesta mucho mayor. Pero combina una serie de propiedades que lo hacen prácticamente insustituible en relojería: es el segundo mineral más abundante en la corteza terrestre (dióxido de silicio puro, SiO₂); es químicamente estable y no se degrada con los años; tiene propiedades elásticas excelentes, lo que le permite vibrar millones de veces sin fatigarse de manera apreciable; y cuando se corta con la orientación correcta, el llamado corte AT, su coeficiente de frecuencia respecto a la temperatura es casi nulo cerca de los 25–30°C, que es precisamente la temperatura aproximada de la muñeca.

Esa última propiedad es la que lo convierte en material de relojería por excelencia. El cuarzo, cortado de la manera correcta, ignora casi por completo los cambios de temperatura a los que normalmente lo exponemos. Hablaremos más de esto cuando lleguemos al verdadero enemigo de la precisión en cuarzo: la temperatura en los extremos.

El bucle piezoeléctrico en un reloj:

La batería energiza el circuito → el circuito aplica un voltaje alterno al cristal → el cristal vibra a su frecuencia resonante → esa vibración genera una señal eléctrica que el circuito lee → el circuito amplifica y estabiliza esa señal → el ciclo se mantiene indefinidamente, consumiendo solo los nanovatios necesarios para compensar las pérdidas.



II · La historia: de una habitación llena de aparatos a la muñeca de millones

Hay tecnologías que llegan como una evolución natural. Y hay tecnologías que llegan como una bomba. El cuarzo fue esto segundo, y la década de los sesenta fue su cuenta atrás.

Pero nuestro viaje desde 1880 nos lleva por otros hitos previos a la presentación del primer reloj de cuarzo en sociedad.

1927 — El primer reloj de cuarzo de la historia
Warren Marrison y J. W. Horton construyen en los Laboratorios Bell (Nueva York) el primer reloj basado en un oscilador de cuarzo. Ocupa una habitación entera, necesita red eléctrica y ni siquiera tiene esferas. Pero su precisión ya era extraordinaria para la época.


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El primer reloj de cuarzo de la historia. Fuente

1954 — Longines construye su primer reloj de cuarzo
Longines desarrolló un cronómetro de cuarzo de gran formato que estableció el récord de precisión en el concurso del Observatorio de Neuchâtel de ese año. El instrumento, alojado en una caja del tamaño de un ordenador de sobremesa, formaba parte del sistema Chronocinégines: un reloj de cuarzo con una cámara de 16 mm incorporada que proporcionaba a los jueces deportivos una tira de fotogramas tomados cada centésima de segundo, usada para cronometrar récords mundiales de velocidad. No era un reloj de pulsera ni se acercaba a serlo, pero estableció la base técnica sobre la que Longines construiría todo lo siguiente.

1964 — Seiko cronometra los JJOO de Tokio con cuarzo
Seiko fue el cronometrador oficial de los Juegos Olímpicos de Tokio, desplegando 1.278 dispositivos de medición en 36 modelos distintos. Para la ocasión desarrollaron el primer reloj de cuarzo portátil de la historia, el Crystal Chronometer QC-951, con un error diario de apenas 0,2 segundos, y el primer reloj de parada digital con oscilador de cristal del mundo, que fue el que midió el tiempo del maratón ganado por Abebe Bikila. Los Juegos de 1964 fueron un catalizador tecnológico para Seiko en múltiples frentes, y varias de las innovaciones desarrolladas entonces se aplicaron directamente a la producción de relojes de consumo, trazando una línea directa hacia el Astron de 1969.

1964–1965 — El calibre L800: cuarzo marino de precisión récord
Trabajando con el ingeniero Jean-Claude Berney de la empresa Bernard Golay SA en Lausana, Longines presentó en apenas dos meses y medio un prototipo de péndulo compacto al concurso del Observatorio de Neuchâtel de 1964, combinando el calibre electromecánico experimental L400 con un sistema electrónico controlado por cuarzo a 12 kHz, con 25 transistores miniaturizados sobre dos capas de obleas electrónicas, dando lugar al calibre L800. En febrero de 1965, la prensa suiza e internacional recogió que Longines había batido un nuevo récord en Neuchâtel: en la categoría de piezas únicas, su cronómetro de navegación electrónico quedó primero con una puntuación de 0,15, mientras que el récord absoluto para cronómetros de navegación mecánicos era de 2,24, establecido en 1963. La nota de prensa interna de Longines añadía con satisfacción que habían batido a los japoneses en su propio terreno, en referencia directa a Seiko.

1966 — Girard-Perregaux apuesta en solitario: el origen del estándar de frecuencia
Mientras la mayoría de las marcas suizas confiaban su investigación al CEH, Girard-Perregaux adoptó una postura independiente y creó su propio Departamento de Investigación Electrónica en 1966, contratando al joven ingeniero electrónico Georges Vuffray con un programa de tres fases: primero un reloj de cuarzo maestro, luego un reloj de cuarzo pequeño, y finalmente un reloj de pulsera. Mientras el proyecto Beta 21 trabajaba con un cuarzo a 8.192 Hz, Girard-Perregaux cuadruplicó la frecuencia hasta 32.768 Hz y utilizó un motor de pasos que avanzaba el segundero una vez por segundo. El calibre GP-350 estaba equipado con un circuito integrado de Motorola equivalente a 300 transistores en un área de 5 mm², con un consumo de solo cuatro microamperios y un error de marcha de un minuto al año. En 1970 Girard-Perregaux presentó su primer reloj de pulsera con movimiento de cuarzo, y al año siguiente una segunda generación que vibraba a 32.768 Hz, la frecuencia que desde entonces se convirtió en el estándar universal para los relojes de cuarzo.

1967 — Beta 1: Suiza entra en la carrera
El Centre Électronique Horloger (CEH) de Neuchâtel presenta el Beta 1, primer prototipo funcional de reloj de cuarzo suizo. Ese mismo año, el calibre suizo gana el concurso del Observatorio de Neuchâtel batiendo a todos los competidores mecánicos.


1967 — El momento bisagra: Neuchâtel demuestra que el cuarzo es el futuro
En 1967, más de veinte prototipos de movimientos de cuarzo para pulsera fueron sometidos al concurso del Observatorio de Neuchâtel, dominando completamente los resultados frente a todos los competidores mecánicos y dejando claro que el cuarzo era el futuro de la relojería. Entre ellos estaban el Beta 1 del CEH, diseñado por Armin Frei, y prototipos de la japonesa Seiko. Fue el año en que la industria suiza, que llevaba décadas ganando esos concursos con mecánicos de alta frecuencia, vio por primera vez que el terreno se movía bajo sus pies.

20 de agosto de 1969 — Longines Ultra-Quartz: el primero en anunciarse
El Ultra-Quartz fue el primer reloj de cuarzo de pulsera suizo, anunciado por Longines en una rueda de prensa en Ginebra el 20 de agosto de 1969, cuatro meses antes que el Seiko Astron y ocho meses antes que el Beta 21. Su arquitectura era radicalmente distinta a los cuarzos posteriores: la frecuencia del cristal de cuarzo no se dividía electrónicamente, sino que se usaba para controlar y corregir las vibraciones de un brazo oscilante a 170 Hz mediante un circuito, utilizando componentes discretos en lugar de circuitos integrados. Varios problemas prácticos surgieron al intentar industrializar el prototipo: la falta de coordinación con los ingenieros de producción resultó en un producto no apto para la fabricación en serie, y la producción se retrasó dos años y acabó siendo tan limitada como la del propio Astron. Hoy es una pieza de coleccionista prácticamente olvidada, pero técnicamente fue el primero en anunciarse públicamente como reloj de cuarzo comercial.

25 de diciembre de 1969 — Seiko Astron 35SQ
Sale a la venta el primer reloj de cuarzo de pulsera del mundo. 100 unidades, caja de oro de 18 kilates, 450.000 yenes. Con ese dinero en Japón en 1969 te comprabas un Toyota Corolla 1100.
Pese a que en el imaginario colectivo, los relojes de cuarzo son una cosa barata y muchas veces cutre, el 35SQ no era la democratización de la precisión para todos los bolsillos, era una declaración de supremacía tecnológica que hizo temblar la industria.


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El primer movimiento de cuarzo comercial de Seiko. Fuente: Wikimedia.

1970 — Beta 21: la respuesta suiza
Desarrollado por el CEH con la participación de Omega, Rolex, Longines y Patek Philippe. Orientado al lujo, precio elevado y fracaso comercial. Suiza apuntaba demasiado alto cuando Japón ya empezaba a apuntar al mercado masivo. Usaba una frecuencia de 8.192 Hz (2¹³), antes de que se estandarizara el 32.768 Hz actual. Omega lo utilizó en el f8192, Rolex en el Oysterquartz 5100, Patek Philippe en la ref. 3587. Hoy todos son piezas de coleccionista de primer orden.


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Beta 21, Suiza hizo lo que pudo. Fuente.

1970–1988 — La Revolución del Cuarzo
Lo llaman "Crisis del Cuarzo", pero yo me niego a usar ese término. Fue una revolución, un salto tecnológico. La industria relojera suiza pasó de 90.000 trabajadores a menos de 30.000. Centenares de marcas desaparecieron. Solo sobrevivieron las que supieron adaptarse o tenían suficiente capital para aguantar.


1972 — Hamilton Pulsar P1: el tiempo deja de tener agujas
El Seiko Astron de 1969 era analógico: cuarzo dentro, agujas fuera. El Pulsar fue algo radicalmente distinto. En abril de 1972 apareció en el mercado el Hamilton Pulsar Time Computer, el primer reloj en mostrar la hora en formato digital mediante diodos emisores de luz (LED). La señal de tiempo la proporcionaba un cristal de cuarzo vibrando a 32.768 Hz, lo que permitía una desviación no superior a tres segundos al mes. La pantalla LED consumía tanta energía que no podía mantenerse encendida de forma continua: el usuario tenía que pulsar un botón para iluminar los dígitos durante 1,25 segundos, tras lo cual la pantalla se apagaba para conservar la batería. Se vendía por 2.100 dólares, equivalentes a más de 14.000 dólares de hoy, y su precio era comparable al de un coche familiar. El Pulsar estableció la bifurcación definitiva en la historia del cuarzo: a partir de aquí existen dos familias con filosofías de display completamente distintas, la analógica y la digital.

1974 — Casiotron: cuando el cuarzo dejó de ser un lujo
El Astron costaba un coche, el Pulsar también. En noviembre de 1974 Casio lanzó el Casiotron QW02, su primer reloj, equipado con el primer calendario automático del mundo capaz de ajustar por sí solo los meses cortos y largos sin intervención del usuario. Lo que hacía diferente a Casio no era solo el precio, sino de dónde venía: Casio trasladó directamente la tecnología LSI que había desarrollado para sus calculadoras al mundo del reloj digital, lo que le daba una ventaja de fabricación que las marcas relojeras tradicionales no podían igualar. El Casiotron se vendía por 58.000 yenes (poco comparados con los 450.000 yenes del Seiko Astron 35SQ), casi el salario mensual completo de un universitario recién graduado en Japón en 1974, así que tampoco era barato al principio, pero la curva de reducción de costes que siguió fue vertiginosa. La entrada de Casio trazó la línea que llevó directamente a los relojes digitales de menos de diez dólares que inundaron el mercado a finales de los 70, completando la revolución que Seiko había iniciado en el segmento analógico.

1983 — Swatch: el contraataque suizo
Nicolas Hayek y la naciente Swatch Group cambian las reglas: cuarzo ultrafino, plástico, colores, diseño como producto de moda. Suiza no vuelve al pasado; usa el cuarzo como arma. ETA se convierte en el proveedor de movimientos de medio mundo.


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Mi Swatch Irony, diseñado para no poder ser reparado.

No puedo evitar esbozar una sonrisa cuando leo en el foro el desprecio por los MoonSwatch por ser de un material biocerámico que tiene cierta semejanza al plástico, cuando fueron el plástico y el cuarzo los que seguramente salvaron a alguna de las empresas del grupo, marcas de renombre de las que nadie se avergüenza.

Muy necesario leer este hilo de @itsmemario sobre la campaña contra el cuarzo.



III · Cómo funciona un reloj de cuarzo: el recorrido de la señal

Un reloj de cuarzo utiliza un cristal cortado con precisión que vibra cuando se le aplica corriente eléctrica. Esta vibración es extraordinariamente estable y se convierte en una señal eléctrica periódica que el circuito divide hasta obtener exactamente un pulso por segundo. Ese pulso es lo que el reloj cuenta como "un segundo".


ComponenteFunción técnicaAnalogía sencilla
Cristal de cuarzoOscilador de referencia estableDiapasón microscópico
Circuito osciladorMantiene y amplifica la vibraciónAmplificador electrónico
Divisor binarioReduce la frecuencia hasta 1 HzCadena de reductores
Circuito lógicoControla y sincroniza los impulsosEl cerebro del reloj
Motor paso a pasoConvierte pulsos en rotaciónMicromotor eléctrico
Tren de engranajesTransmite el movimiento a las agujasCaja de cambios


Batería → Oscilador (32.768 Hz) → Divisor binario (÷2¹⁵) → 1 Hz → Circuito lógico → Visualización
El resultado es un sistema donde el tiempo se mide electrónicamente y se muestra de forma mecánica (agujas) o directamente electrónica (LCD). Dos formas de presentar la misma información que requieren arquitecturas muy distintas a partir del mismo oscilador.



IV · El porqué de 32.768 Hz

Las primeras generaciones de cuarzo usaron frecuencias diversas, pero la industria convergió rápidamente en valores muy concretos. La razón no es arbitraria: es una elegancia matemática que nace de la naturaleza de la electrónica digital.


FrecuenciaEjemplosRazón principal
8.192 Hz (2¹³)Seiko Astron 35SQ, CEH Beta 21Primera generación. Cristales más grandes.
32.768 Hz (2¹⁵)Estándar mundial desde los 70Equilibrio óptimo: precisión, consumo y tamaño.
262.144 Hz (2¹⁸)Bulova PrecisionistMayor resolución temporal; segundero continuo.

La belleza matemática de los flip-flops

En electrónica digital, dividir una frecuencia por dos es trivial: se hace con un biestable (flip-flop en inglés), un componente microscópico que alterna su estado con cada pulso que recibe. Una frecuencia de 32.768 Hz, que es exactamente 2¹⁵, puede dividirse 15 veces seguidas por 2, y cada división es un biestable. Al final obtenemos exactamente 1 Hz, sin errores de redondeo, sin circuitos complejos, sin correcciones.


32.768 Hz = 2¹⁵
÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2
= 1 Hz exacto · sin redondeo · 15 biestables

¿Y por qué no bajamos la frecuencia para ahorrar energía?

La pregunta parece lógica: si 64 Hz solo necesita 6 divisiones en vez de 15, ¿no sería más eficiente? Aquí entra una restricción física que hace la respuesta sorprendente.

La frecuencia resonante de un brazo de diapasón es proporcional al grosor t e inversamente proporcional al cuadrado de la longitud L, es decir, f ∝ t / L². Esto significa que si quieres bajar la frecuencia, necesitas un cristal más largo, más fino, o ambas cosas a la vez. Cuánto más largo depende de qué suposición hagas sobre la geometría.

El caso más simple es suponer que solo varía la longitud, manteniendo el grosor fijo. Con t constante, la relación se reduce a f ∝ 1/L², y de ahí se obtiene directamente L ∝ 1/√f. Para pasar de 32.768 Hz a 64 Hz, el cristal tiene que crecer en un factor √(32.768/64) = √512 ≈ 22,6. Un cristal de 3 mm se convertiría en unos 68 mm. Incómodo para una muñeca, pero no absurdo… bueno, un poco sí.

Sin embargo, los cristales reales no se escalan así. Si solo alargases el brazo sin engrosarlo, el cristal quedaría tan desproporcionado —muy largo y muy fino— que sería mecánicamente inestable, extremadamente frágil y resonaría de forma diferente a la prevista. Por eso los fabricantes mantienen similitud geométrica: grosor y longitud crecen al mismo ritmo, t = k·L. Sustituyendo en la fórmula original: f ∝ (k·L) / L² = k/L, es decir, f ∝ 1/L. La relación pasa de cuadrática a lineal, y eso cambia todo: ahora L ∝ 1/f, y el factor de escala es directamente el cociente de frecuencias, sin raíz cuadrada. Para bajar de 32.768 Hz a 64 Hz, el cristal tiene que crecer en un factor 32.768 ÷ 64 = 512. Un cristal de 3 mm se convertiría en 1.536 mm: 1,5 metros.

Los fabricantes mantienen proporciones consistentes porque eso preserva la estabilidad térmica y la calidad del factor Q del oscilador. Por eso el ×512 es la comparación físicamente relevante para entender por qué no hay cristales de reloj a frecuencias más bajas.

Y además de la cuestión de tamaño: a menor frecuencia, mayor consumo energético. Pasaríamos de los nanovatios del cuarzo de pulsera a vatios, vaciando cualquier batería en cuestión de horas.

Por el otro extremo, el Bulova Precisionist sube la frecuencia hasta 262.144 Hz para lograr mayor resolución temporal, lo que permite que su segundero se mueva de forma totalmente continua en vez del característico tic-tac del resto de cuarzos analógicos. Esto es especialmente relevante para la función cronógrafo, donde la granularidad con la que se subdivide un segundo marca la diferencia práctica.



V · LCD digital frente a analógico: dónde divergen los caminos

Aunque tanto un Casio F-10 como un Citizen analógico de cuarzo usan exactamente el mismo tipo de oscilador, la forma de mostrar el tiempo después del circuito divisor requiere arquitecturas completamente distintas.


AspectoLCD digitalAnalógico
Salida del circuitoSeñal digital directa a segmentosPulsos para el motor paso a paso
Partes móvilesNingunaMotor, tren de engranajes, agujas
Consumo energéticoMuy bajo (microwatios)Mayor por la activación del motor
Precisión baseIdéntica (mismo oscilador)Idéntica (mismo oscilador)
Robustez mecánicaExcelente (sin piezas móviles)Depende de la calidad del tren

El LCD: polarización sin luz propia

El cristal líquido no emite luz propia: cambia su orientación molecular para modular la luz ambiente, dejando pasar o bloqueándola según el voltaje aplicado a cada segmento. La señal digital del divisor se aplica directamente a esos segmentos. No hay motores, no hay bobinas, no hay engranajes. El consumo es tan ridículamente bajo que algunos relojes solares de Casio llevan décadas funcionando con la misma célula fotovoltaica, recargada cada vez que los sacas al sol.

El motor paso a paso: el latido mecánico del cuarzo analógico

En el analógico, cada segundo el circuito envía un pulso eléctrico a una bobina electromagnética, que genera un campo magnético que hace girar exactamente un paso al rotor. Ese paso pasa al tren reductor: el segundero avanza un tic, el minutero y el horario se reducen progresivamente a través de relaciones de transmisión calculadas con precisión.


ComponenteFunción
Motor paso a pasoConvierte el pulso eléctrico en rotación discreta
Bobina electromagnéticaGenera el campo magnético actuante
Rotor magnéticoGira exactamente un paso por pulso
Tren de engranajesReduce la velocidad hasta la cadencia de minutero y horario
AgujasLa visualización mecánica del tiempo

El motor paso a paso es el mayor consumidor de energía en un cuarzo analógico, especialmente cuanto más pesadas son las agujas o mayor es la fricción del tren.

Por eso los relojes analógicos de cuarzo consumen más que los digitales LCD, aunque ambos son órdenes de magnitud más eficientes que cualquier reloj mecánico.


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En algunos modelos los caminos no fueron divergentes.


VI · Fabricación del cristal: cuando la perfección natural no es suficiente

¿Quién no ha encontrado un cristal de cuarzo paseando por el campo? Esos prismas hexagonales traslúcidos son SiO₂, exactamente el mismo material que hay dentro de tu reloj. Ahí acaban las similitudes: el cuarzo natural contiene defectos, inclusiones y variaciones estructurales que afectarían fatalmente a la estabilidad de la frecuencia. Los cristales de relojería no se extraen de minas; se fabrican.

El proceso hidrotermal

Todo empieza disolviendo sílice en agua a alta presión y temperatura —más de 400°C y varias decenas de atmósferas. La solución se introduce en un autoclave especializado, se siembran pequeños cristales semilla en la zona más fría, y el material se deposita lentamente sobre ellos durante semanas. El resultado es un cristal de una pureza química y una homogeneidad estructural imposibles en la naturaleza.

El corte AT: la orientación que lo cambia todo

Una vez obtenido el cristal bruto, llega la operación más crítica. Los cristales se cortan siguiendo orientaciones cristalográficas precisas, ya que esa orientación determina completamente el modo de vibración y la sensibilidad a la temperatura.


Tipo de corteModo de vibraciónEstabilidad térmicaUso en relojes
AT-cutFlexión (diapasón)Muy buena cerca de 25°C✓ Estándar universal
BT-cutFlexiónBuena a temperaturas altasRaro, industrial
SC-cutEspesorExcelente (amplio rango)No: telecomunicaciones y metrología
X-cut / Y-cutEspesor / cizallaBajaNo: sensores específicos

El corte AT es el estándar de relojería porque su curva de variación de frecuencia respecto a la temperatura tiene un punto de inflexión casi nulo precisamente en el rango 20–35°C. En la práctica significa que el cristal ignora los cambios normales de temperatura corporal. Es, literalmente, el corte diseñado para la muñeca humana.

Dimensiones físicas según frecuencia

Los brazos del diapasón no son arbitrarios: su longitud determina directamente la frecuencia resonante.


Frecuencia objetivoLongitud del brazoAnchuraGrosor
32.768 Hz3–8 mm1–2 mm0,1–0,3 mm
262.144 Hz2–4 mm<1,5 mm0,1–0,2 mm

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Cristal de cuarzo antes de ser encapsulado. Fuente.

Electrodos, ajuste fino y encapsulado

El cristal por sí solo no puede conectarse al circuito. Se depositan electrodos metálicos sobre su superficie mediante vaporización al vacío, lo que permite aplicar el voltaje que induce la vibración y recoger la señal generada. La cantidad exacta de metal depositado también afecta a la frecuencia, por lo que este paso sirve como primer ajuste fino.

El ajuste posterior puede hacerse eliminando material mediante láser (sube la frecuencia) o añadiendo masa metálica (la baja). Finalmente, el cristal se encapsula en una cápsula metálica hermética con atmósfera controlada o vacío parcial, protegiéndolo de humedad y contaminantes durante su vida útil.



VII · La temperatura: el verdadero enemigo de la precisión en cuarzo

Hay una pregunta que surge inevitable cuando alguien empieza a interesarse por la precisión del cuarzo: ¿de dónde viene la desviación? La respuesta que da la mayoría de la gente es el envejecimiento del cristal, pero eso solo es parcialmente cierto. El verdadero enemigo diario es la temperatura.

El corte AT tiene una curva de variación de frecuencia respecto a la temperatura con forma de S invertida. En el punto de inflexión de esa curva, que para el corte AT estándar cae aproximadamente entre 25 y 30°C, la derivada es cero: la frecuencia es prácticamente insensible a pequeños cambios de temperatura. Es el punto de trabajo ideal para un reloj en la muñeca.

El problema viene en los extremos. Por debajo de 10°C o por encima de 45°C, la curva se pronuncia y la desviación de frecuencia puede ser de varios ppm (partes por millón). Para un cuarzo estándar sin compensación, un día de esquí o una tarde en la playa con el reloj al sol pueden generar desvíos apreciables.

La compensación térmica en los HAQ

Los relojes HAQ (High Accuracy Quartz) resuelven esto incorporando un termistor —un componente cuya resistencia varía de forma conocida con la temperatura— junto al cristal. El circuito mide la temperatura continuamente y aplica una corrección electrónica según una tabla de compensación grabada en memoria durante la calibración en fábrica.

El caso del Longines VHP va incluso más lejos: incorpora un acelerómetro que detecta los golpes. Cuando detecta un impacto, congela brevemente el circuito del motor, recalcula la posición de las agujas y corrige cualquier avance o retraso que pueda haber introducido el golpe. Es uno de los sistemas de compensación más completos que existe en un reloj de pulsera.



VIII · Los relojes HAQ: cuando el cuarzo decide tomarse en serio la precisión

No todos los relojes de cuarzo buscan la precisión de la misma forma. Algunos fabricantes aumentan la frecuencia, otros compensan la temperatura, otros seleccionan los cristales con criterios de ingeniería de precisión.

Calibre / sistemaFabricanteEstrategiaPrecisión
Cuarzo estándarVariosSin compensación±15 s/mes
PrecisionistBulova262 kHz · alta resolución temporal±10 s/año
VHP (Very High Precision)ETA para LonginesCompensación térmica + acelerómetro±5 s/año
PrecidriveETACompensación térmica±10 s/año
9FSeikoCristal seleccionado + calibración individual±10 s/año
Spring DriveSeikoHíbrido: tren mecánico + regulación de cuarzo±1 s/día (oficial)

El Grand Seiko 9F: artesanía en cuarzo

El calibre 9F merece su propio párrafo. No es un cuarzo con compensación electrónica sofisticada: es un cuarzo con una selección de cristales extremadamente rigurosa, calibrado individualmente en fábrica y con varias soluciones mecánicas únicas. El segundero salta en un movimiento instantáneo cada 0,993 segundos —el llamado 10-beat, rareza absoluta en cuarzo. El cambio de fecha es también instantáneo al filo de la medianoche. Y está acabado con los mismos estándares de microfresado y pulido que el resto de la línea Grand Seiko.

Cuando alguien dice que el cuarzo es lo opuesto al arte relojero, es porque no ha tenido en la mano un Grand Seiko 9F, tan siquiera uno de sus predecesores 8F que sentaron las bases que rigen los 9F.

Comparación global de tecnologías


TecnologíaPrecisión típicaDeriva anualNecesita ajuste
Mecánico estándar±10–30 s/díaHoras al añoFrecuente
Mecánico cronómetro (COSC)-4/+6 s/día~30–45 min/añoPeriódico
Cuarzo estándar±15 s/mes~3 min/añoOcasional
HAQ (VHP, 9F, Precidrive)±5–10 s/añoSegundos al añoRaramente
Bulova Precisionist±10 s/añoSimilar al estándarOcasional
Radiocontrolado (DCF77…)≈ 0Autocorrección diariaNo
GPS Sync (Seiko Astron GPS…)≈ 0Autocorrección bajo cielo abiertoNo


IX · Tecnologías predecesoras: todo lo que intentó ser el cuarzo antes de serlo

El cuarzo no llegó de la nada. Antes de que el cristal piezoeléctrico se convirtiera en estándar mundial, la industria relojera experimentó con varias soluciones que intentaban mejorar la precisión del volante mecánico. La mayoría son hoy piezas de museo. Una, sin embargo, sigue viva.

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Movimiento electromécanico en un Seiko Elnyx.

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Electromecánico de ETA en un Tissot T12.

SistemaTipoFrecuenciaPrincipioEstado actual
Volante mecánicoMecánico2–5 HzOscilador por muelle espiral (áncora)Vigente, clásico
Volante ElectromecánicoElectromecánico~2–3 HzVolante impulsado eléctricamenteExtinto
Accutron (Bulova)Electromecánico360 HzDiapasón metálico activado eléctricamenteExtinto
Dynotron (ETASA)Electromecánico300 HzDiapasón con transmisión alternativaExtinto
Spring Drive (Seiko)Híbrido32 kHz (regulación)Tren mecánico regulado por oscilador de cuarzo vía freno electromagnéticoVigente, nicho de lujo
Cuarzo piezoeléctricoElectrónico32 kHz - 262 kHzCristal piezoeléctrico; medición completamente electrónicaEstándar mundial

El Accutron: el reloj que zumbaba

En 1960, Bulova lanzó el Accutron. En lugar de un cristal piezoeléctrico, utilizaba un diapasón metálico vibrando a 360 Hz, impulsado por un circuito transistorizado.

Si acercabas el Accutron a la oreja escuchabas un zumbido continuo característico que para muchos de sus propietarios era parte del encanto. Era una precisión sin precedentes para un reloj de pulsera: ±2 minutos al mes. Fue el paso técnico más importante entre el mecánico y el cuarzo puro, y sirvió de base para los sistemas de guiado de los primeros cohetes espaciales Agena.



Un Accutron zumbando a cámara lenta.


El Omega f300 o el Longines Ultronic seguían un principio análogo pero con ingeniería propia de ETASA: diapasón metálico, transmisión electromecánica, ese sonido inconfundible. La "f" de su nombre hacía referencia directa a la frecuencia del diapasón (300 Hz), no a ningún tipo de cuarzo.

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Ultronic de Longines.


X · El cuarzo en los relojes atómicos: donde menos lo esperabas

Uno de los lugares donde yo mismo no imaginaba encontrar un oscilador de cuarzo es en el corazón de los relojes atómicos del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) alemán, en Braunschweig (y también en los de otros países), desde donde se emite la señal DCF77 que pone en hora nuestros relojes radiocontrolados.

La señal DCF77 y sus equivalentes mundiales

La señal DCF77 se transmite desde Mainflingen, al sur de Frankfurt, en la frecuencia de 77,5 kHz con una potencia de 50 kW. Cubre prácticamente toda Europa Occidental y parte del norte de África (muy muy al norte). Cada minuto transmite la hora oficial alemana en código BCD. Cuando tu reloj radiocontrolado se sincroniza automáticamente a las 2 de la mañana, está decodificando ese mensaje. Otros países tienen señales equivalentes: WWVB en EE.UU. (Fort Collins, Colorado, 60 kHz), JJY en Japón (dos transmisores en Fukushima y Fukuoka, 40 y 60 kHz) y MSF en Reino Unido (Anthorn, Cumbria, 60 kHz).

El cuarzo dentro de un reloj atómico

Un reloj atómico define el segundo utilizando la frecuencia de transición hiperfina del cesio-133: exactamente 9.192.631.770 Hz. Esta frecuencia es tan precisa que desde 1967 define oficialmente el segundo en el Sistema Internacional de Unidades. Y aun así, dentro de ese reloj atómico hay un oscilador de cuarzo trabajando.

ComponenteFunción en el reloj atómico
Fuente de átomos de cesio-133Produce átomos libres y los guía por la cámara
Cavidad de microondasIrradia los átomos a la frecuencia de referencia
DetectorMide cuántos átomos realizaron la transición hiperfina
Oscilador de cuarzoGenera la señal base; proporciona estabilidad instantánea entre correcciones atómicas
Bucle de control (PLL)Compara la señal del cuarzo con la referencia atómica y corrige continuamente

El átomo proporciona exactitud absoluta a largo plazo; el cuarzo proporciona estabilidad inmediata y velocidad de respuesta. Sin el cuarzo como base, el reloj atómico no podría mantener la señal entre las correcciones atómicas. Son complementarios, no competidores.

Los relojes ópticos: el siguiente nivel

Los relojes atómicos de cesio más precisos del mundo se desvían aproximadamente 1 segundo cada 300 millones de años. Eso ya parece suficiente. No lo es para la física moderna.

Los relojes ópticos de última generación —basados en transiciones electrónicas de átomos de estroncio-87 o iterbio en trampas de luz láser— operan en frecuencias del orden de 10¹⁵ Hz, tres órdenes de magnitud por encima del cesio. Su desviación es de aproximadamente 1 segundo en la edad actual del Universo. Son tan precisos que pueden detectar la dilatación temporal predicha por la Relatividad General a diferencias de altitud de apenas un centímetro.

De momento son experimentales y ocupan laboratorios enteros. Pero también dentro de ellos hay un oscilador de cuarzo haciendo de base electrónica.



Algunos movimientos curiosos

Hasta ahora hemos hablado del cuarzo como tecnología de masas: preciso, barato, fiable. Pero hay toda una rama de la relojería de cuarzo que fue en la dirección opuesta, no hacia el bajo coste sino hacia la ingeniería más ambiciosa posible. Son movimientos que intentaron resolver preguntas que nadie había hecho todavía. La mayoría fracasaron comercialmente. Todos merecen estar en esta guía.


Los familiares raros de los que se cargan solos

La batería de un reloj de cuarzo es su punto débil. Es un objeto que lleva un siglo evolucionando hacia la autonomía total, y sin embargo sigue necesitando que abras la tapa trasera cada dos años. Los ingenieros japoneses, especialmente en Seiko y Citizen, se obsesionaron con resolver esto. Y lo hicieron por caminos completamente distintos, más allá de sus actuales gamas Solar y Eco-Drive.

Seiko Kinetic llegó al mercado en 1988 con una idea que en papel suena a contradicción: un reloj automático de cuarzo. Lleva una masa oscilante idéntica a la de un mecánico tradicional, que al moverse con el gesto de la muñeca acciona un microgenerador piezoeléctrico. La electricidad generada carga un condensador que alimenta el circuito de cuarzo. El resultado visual es curioso: ves un rotor girando como en un automático, pero la precisión es la del cuarzo. Los primeros calibres de la serie 5M tenían problemas de almacenamiento, pero los modernos 5M62 y 5M65 acumulan energía para meses de reserva. Es uno de esos inventos que hacen pensar "¿por qué no se me ocurrió a mí?", aunque la respuesta es que la miniaturización del generador fue un problema de ingeniería enorme.

Citizen Eco-Drive Duo, una línea que Citizen desarrolló combinando la célula fotovoltaica con una masa oscilante generadora. El resultado es un sistema de doble captación de energía: luz y movimiento simultáneamente. Lo curioso es que no tuvo el éxito comercial que merecía, probablemente porque el Eco-Drive solo ya es tan eficiente que el rotor añadía complejidad mecánica sin que el usuario percibiera una ventaja práctica. Es uno de esos casos en los que la ingeniería ganó y el márketing perdió.



El termoeléctrico: el reloj que se carga con tu cuerpo

El Seiko Thermic 6C12 merece su propio párrafo porque su principio de funcionamiento es el más elegante de todos. No usa luz. No usa movimiento. Usa el efecto Seebeck: la diferencia de temperatura entre tu muñeca (unos 32 °C) y el aire ambiente genera una corriente eléctrica directamente, sin partes móviles de ningún tipo, sin célula fotovoltaica, sin generador. Con un diferencial de apenas uno o dos grados centígrados ya produce suficiente corriente para mantener el reloj en marcha.

Es conceptualmente lo más puro: llevas el reloj puesto y el calor de tu cuerpo lo alimenta. Si te lo quitas y lo dejas en la mesilla, empieza a agotar la reserva. El reloj y tú sois un sistema. Hay una simbiosis casi poética en eso.

Gracias a @empanadillo por traer este movimiento al foro

https://relojes-especiales.com/threads/el-primer-y-único-seiko-con-carga-por-temperatura.598344/



Los paneles solares que no se esconden: Casio y su filosofía opuesta

Mientras Citizen apostaba por disimular la tecnología, Casio hizo exactamente lo contrario. En varios modelos de sus líneas digitales y de la familia G-Shock de los años 90 y 2000, el panel solar aparece visible en el dial, claramente diferenciado, como un elemento de diseño en sí mismo. No hay intención de que parezca un reloj "normal": hay intención de que parezca un instrumento.

Es una diferencia filosófica profunda, aunque realmente se debió a limitaciones tecnológicas, hoy en día los Though Solar no tienen paneles visibles.



La sincronización externa: cuando el reloj llama a la hora atómica

Hay una tercera familia de soluciones que no intenta ser precisa por sí sola, sino que se sincroniza periódicamente con una fuente de tiempo externa perfectamente exacta.

Junghans MEGA 1 (1990) fue el primer reloj de pulsera controlado por radio del mundo. Cada noche, mientras duermes, el reloj activa un pequeño receptor que capta la señal DCF77 emitida desde una antena cerca de Frankfurt. Esa señal lleva el tiempo coordinado universal con precisión de microsegundos, derivado de relojes atómicos de cesio. El reloj se ajusta a esa señal y por la mañana está en hora exacta. La ingeniería subyacente, miniaturizar un receptor de onda larga en un reloj de pulsera de 1990, fue un logro técnico serio que Junghans nunca recibió el reconocimiento que merecía.

Pero el salto definitivo llegó con Citizen Satellite Wave (calibres F100, F150, F900, desde 2011): en lugar de una señal de radio terrestre, recibe directamente señales de satélites GPS o GLONASS. Tiene un receptor GPS real, miniaturizado, que en tres a siete segundos descarga el tiempo de los satélites y ajusta el movimiento. El F900 lo hace en dos segundos. La precisión es atómica porque los satélites llevan relojes de cesio a bordo. Combinado con el Eco-Drive solar, el reloj teóricamente no necesita ni batería ni ajuste manual en toda su vida útil. Seiko respondió con su propia línea GPS Solar(calibres 3X, 5X, 8X) con el añadido de que algunos modelos detectan automáticamente en qué zona horaria estás por la posición GPS y ajustan la hora local sin intervención del usuario. Es un detalle de uso cotidiano pequeño pero que, si viajas habitualmente, cambia completamente la experiencia.



El Spring Drive: un hereje para los relojes de cuarzo, y también para los mecánicos

No es un cuarzo puro. No es un mecánico puro. Es algo que no debería existir, un Frankenstein que desde 1999 ofrece una tecnología única, desgraciadamente solo para bolsillos pudientes.

El Seiko Spring Drive (calibres 7R y 9R) es un movimiento mecánico de cuerda cuya energía viene completamente del muelle, sin batería ni generador. Hasta aquí es un automático normal. Lo que lo hace único es cómo regula la velocidad del tren de ruedas: en lugar de un áncora mecánica, usa un freno electromagnético controlado por un oscilador de cuarzo. El cuarzo no mueve nada, no alimenta nada: solo actúa como árbitro de precisión que dice "demasiado rápido, frena". La rueda Tri-synchro genera su propia electricidad al girar para alimentar ese circuito de control.

No hay batería. La energía es cien por cien mecánica. La precisión la da el cuarzo. Es el único movimiento en el mundo que no pertenece a ninguna categoría y que merece una categoría propia. Alcanza ±1 segundo diario de forma consistente. Si tuvieras que explicarle a alguien por qué la relojería japonesa es diferente, el Spring Drive sería el ejemplo.



Reflexión final: el cuarzo no es lo que vino a abaratar

Sé que mucha gente tiene el cuarzo como algo que vino a abaratar costes. Lo hizo, pero no en su lanzamiento: en 1969 costaba lo mismo que un coche. Lo que hizo primero fue demostrar que la precisión podía ser electrónica, que el tiempo podía medirse sin un solo resorte en tensión, sin aceites que envejecen ni áncoras que ajustar.

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Cuarzo "barato" de Miyota en un reloj Lotus.

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Cuarzo "de lujo" en un Longines Hydroconquest.


El cuarzo eliminó la necesidad de reguladores mecánicos complejos, redujo el número de piezas críticas y permitió una producción masiva con precisión constante.

Lo que comenzó como una innovación de laboratorio en Japón se convirtió en el estándar mundial en menos de una década, sacudió los cimientos de la relojería suiza, y hoy está en todas partes: en tu muñeca, en el microondas, en el GPS del coche, en los satélites y en el corazón de los relojes más precisos que el ser humano ha construido jamás.

El cuarzo no es lo opuesto del mecánico. Es una tecnología que merece el mismo respeto que cualquier otra, con sus propios estratos de profundidad, su propio Olimpo de precisión y su propia historia llena de guerras industriales, genios de laboratorio y relojes que cambiaron el mundo.


Los mecánicos no son relojes y los cuarzos solo un aparato para medir el tiempo, les podemos otorgar alma también, es tan solo un constructo para darle más valor a algo que ya apreciamos.

Yo mismo no valoré nunca mis primeros relojes de cuarzo, aunque tampoco los mecánicos, todos eran aparatos para medir el tiempo; pero por mi condición valoraba más la precisión de los primeros. Los mecánicos han sido una terapia, ahora mismo llevo un mecánico que va adelantado 17 segundos y no lo estoy parando para sincronizarlo y que esté en la hora más exacta posible... maldita entropía.

Este viaje que comenzó hace 146 años no ha terminado, espero con ansia ver que nos están preparando Seiko, Citizen, ETA o quizás alguna marca China, ya hay por ahí patentes para combinar movimiento, luz y calor como fuentes de energía en un solo reloj, aunque viniendo de Huawei igual se tratará de un Smartwatch.

Si habéis llegado hasta aquí, espero que os hayáis divertido leyendo todo esto tanto como yo investigando sobre lo que hay detrás de los relojes de cuarzo, yo ahora admiro los cuarzos como los mecánicos.


NOTA: Los valores de precisión son orientativos y varían según fabricante y calibre, esto no pretende ser una guía exhaustiva. Lo mismo con los tamaños de los cristales de cuarzo, etc.



Bibliografía​

Historia de la revolución del cuarzo​


Datos técnicos del Astron y primeros relojes de cuarzo​


Fundamentos técnicos del reloj de cuarzo​


Arquitectura de un reloj de cuarzo (oscilador, divisor y motor)​


Fabricación de cristales de cuarzo​

(Estos papers se utilizan como base técnica para explicar la formación y comportamiento cristalino de materiales piezoeléctricos, aunque la industria relojera usa principalmente procesos hidrotermales específicos.)


Evolución de frecuencias en relojería de cuarzo​


Precisión y comparación con relojes mecánicos​


Desarrollo tecnológico posterior del cuarzo​


Literatura técnica clásica sobre relojería​

  • George Daniels – Watchmaking
  • Donald de Carle – Practical Watch Repairing
  • Gisbert L. Brunner – Wristwatches: History of a Century's Development
  • Lucien F. Trueb – The Watch: From Sundial to Atomic Clock
  • David S. Landes – Revolution in Time

Ingeniería de osciladores de cuarzo​

  • John R. Vig – Quartz Crystal Resonators and Oscillators for Frequency Control
  • IEEE Frequency Control Symposium proceedings
  • NIST oscillator stability documentation

Relojes atómicos y sincronización horaria​


Historia y contexto industrial de la revolución del cuarzo​


Agradecimientos​


A @itsmemario por su hilo y por apuntarme hacia la dirección del primer cuarzo que usó la frecuencia actual.

A @Alfonso61 por corregirme la parte de las fórmulas para calcular la longitud de un cristal de cuarzo en función de la frecuencia de resonancia.

A @Peteflay por mostrarme que faltaban hitos en la cronología, como que Seiko cronometró los JJ.OO de 1964 con uno de los primeros cuarzos y la existencia del Ultraquartz de Longines. Tirando de ese hilo he sacado más hitos que se me habían pasado, como el de Casiotron.

A @empanadillo por su hilo sobre los Seiko térmicos, esto del cuarzo es tan amplio que se me había escapado su existencia.

Y a @Goldoff por mover el hilo an Foro General para darle más visibilidad.
 
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Esto merece una chincheta desde ya. Y un aplauso grande. Entre este hilo y el de Mario estoy seguro de que muchos vamos ver las cosas de otra manera.

Subida de precios de los cuarzos en el FCV en 3, 2, 1…. 😝

Ya en serio, muchísimas gracias por este súper aporte. Me lo he leído de pe a pa y no tiene desperdicio.

Edito para decir que estaría bien que pasara por el General para mayor difusión, y luego ya que ocupe su lugar aqui
 
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Vaya pasada de curro; muchas gracias por resumir, estructurar y compartir :ok:
 
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El cuarzo está de moda en el foro😜
 
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Me quito el sombrero.

Super bien explicado, ameno, y muy muy completo. Me ha encantado y te agradezco de verdad el curro que te has pegado porque gracias a el he aprendido un montón de cosas, datos que no sabia, asi como comprender cómo funcionan. Increible labor didáctica

Una anécdota, el primer cuarzo de frecuencia moderna fue obra de Girard Perregaux y tuve la suerte de ver uno

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Seiko no obstante es el rey del cuarzo inventando no solo el primer cuarzo de pulsera sino el primer crono digital, y el primer crono analogico de cuarzo, el 7a28

Lo mejor del cuarzo es el precio. Sin irse a precios desorbitados, he podido reunir algunos cuarzos con muchísima historia e intangibles, todos reparables, aprovecho para mostrarlos, si no os importa!


Mi Credor con un 8J, 7 joyas que por algunos se considera mejor en algunas cosas que el 9F
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El 7a28 primer crono de cuarzo analogico que se hizo, un tanque
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Un miyota 3s10, que lo has mencionado y se considera buenisimo, si no recuerdo mal y como curiosidad, hay un breitling que lo lleva
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Un ETA 251, dos bobinas y un despliegue bestial de joyas para ser un cuarzo, este iba en modelos tope de gama de muchas marcas
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Este que estoy estrenando, híbrido, en el sentido de que el módulo del crono es mecánico, me quiere sonar que Dubois depraz...
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Este mas bien icono pop, porque el calibre tiene cero interes, prro vaya que los cuarzos no eran herramientas, este se hizo super iconico, es un f1 de 1a generación (como curiosidad, es exactamente la unidad que sale en una review de Fratello)
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Y eso sin contar módulos de Casio que los hay a cada cual más raro, si alguien busca movimientos manufactura y le da valor a eso, Casios de 60 euros y para que quieres mas...
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En fin que el cuarzo tiene miga

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Esto merece una chincheta desde ya. Y un aplauso grande. Entre este hilo y el de Mario estoy seguro de que muchos vamos ver las cosas de otra manera.

Subida de precios de los cuarzos en el FCV en 3, 2, 1…. 😝

Ya en serio, muchísimas gracias por este súper aporte. Me lo he leído de pe a pa y no tiene desperdicio.

Edito para decir que estaría bien que pasara por el General para mayor difusión, y luego ya que ocupe su lugar aqui
Gracias! En este subforo está bien, es su lugar natural.


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Ha sido un placer, me ha servidor para aprender un montón.


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Los 8 Días del Cuarzo en RE 😁
 
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Me quito el sombrero.

Super bien explicado, ameno, y muy muy completo. Me ha encantado y te agradezco de verdad el curro que te has pegado porque gracias a el he aprendido un montón de cosas, datos que no sabia, asi como comprender cómo funcionan. Increible labor didáctica

Una anécdota, el primer cuarzo de frecuencia moderna fue obra de Girard Perregaux y tuve la suerte de ver uno

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Seiko no obstante es el rey del cuarzo inventando no solo el primer cuarzo de pulsera sino el primer crono digital, y el primer crono analogico de cuarzo, el 7a28

Lo mejor del cuarzo es el precio. Sin irse a precios desorbitados, he podido reunir algunos cuarzos con muchísima historia e intangibles, todos reparables, aprovecho para mostrarlos, si no os importa!


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Este que estoy estrenando, híbrido, en el sentido de que el módulo del crono es mecánico, me quiere sonar que Dubois depraz...
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Este mas bien icono pop, porque el calibre tiene cero interes, prro vaya que los cuarzos no eran herramientas, este se hizo super iconico, es un f1 de 1a generación (como curiosidad, es exactamente la unidad que sale en una review de Fratello)
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Y eso sin contar módulos de Casio que los hay a cada cual más raro, si alguien busca movimientos manufactura y le da valor a eso, Casios de 60 euros y para que quieres mas...
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En fin que el cuarzo tiene miga

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Pues no sabía lo de Girard Perregaux, lo debí pasar por alto convencido de que era cosa de Seiko.

Muchas gracias por enriquecer el hilo y por mostrar esas bellezas.
 
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Muy didáctico y completo!
Seguro que voy a recurrir al hilo más de una vez cuando tenga alguna duda!
Muchas gracias por el aporte.
 
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Muchas gracias por este gran hilo recopilatorio, me lo guardo para leerlo con calma mañana.
 
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Que barbaridad, muchisimas gracias por el trabajo, ya lo tengo guardado para leerlo con calma.
Un saludo,
 
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Genial aporte... Copiado y guardado para estudiarlo con más calma.
Gracias por el trabajo y por compartirlo.
Saludos
 
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Muchas gracias compañero por haberte currado este hilo. Ameno, didáctico…
 
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Hola,

A ver Jorge, como ingeniero debo decir que muchos datos están un poco por los pelos. No quiere decir que no sean ciertos, sino que la explicación que pones no es posible seguirla.

Dicho esto, chapeau por el curro que te has dado, por la investigación y por sintetizarlo de forma comprensible para todos. Me descubro :worshippy:
 
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Hola,

A ver Jorge, como ingeniero debo decir que muchos datos están un poco por los pelos. No quiere decir que no sean ciertos, sino que la explicación que pones no es posible seguirla.

Dicho esto, chapeau por el curro que te has dado, por la investigación y por sintetizarlo de forma comprensible para todos. Me descubro :worshippy:

¿Como que? he tratado de hacerlo lo más sencillo de entender posible. Las correcciones son bienvenidas
 
Por cierto, espero verte cuando nos den el Z-102.
 
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Uffffff…

¡Chapeau!

👏👏👏👏👏
 
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Que buen hilo, cuánta información, gracias
 
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Es que hay cosas que no se pueden seguir, por ejemplo en este párrafo:

"La frecuencia resonante de un brazo de diapasón sigue la relación f ∝ t / L²
qué ese alfa

donde t es el grosor del brazo y L es su longitud. El factor de escala que aplica depende de cómo se escale la geometría del cristal

Dónde está ese factor de escala? A partir de aquí no está nada claro.

Si solo cambiase la longitud (grosor fijo), la relación quedaría f ∝ 1/L², y el factor de escala sería √(32.768/64) = √512 ≈ 22,6. Un cristal de 3 mm que puede oscilar a 32.768 Hz se convertiría en unos 68 mm para poder resonar a 64 Hz. Incómodo para una muñeca, pero no absurdo... bueno, un poco sí."
 
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Me picó el gusanillo de la relojería por los mecánicos. Me fascinaba cómo esos engranajes tan pequeños lograban funcionar, cargarse solos con el movimiento de la muñeca y mantener unos márgenes de error de apenas unos segundos al día. Una maquinaria de siglos comprimida en algo que cabía en la muesca de mi mano.

Sin embargo, mi primer reloj fue un cuarzo: un Casio F-10 que me regalaron por mi Primera Comunión. Me acompañó durante toda la adolescencia pegado a la muñeca, fue golpeado y olvidado en cajones. Hoy sigue conmigo y sigue funcionando después de un pequeño proceso de limpieza que le hice en 2025. Es, en sí mismo, la mejor demostración de lo que el cuarzo representa.

Ver el archivos adjunto 3447871

La placa de mi casio F-10.

El primero que me compré fue un Citizen Promaster, un cronógrafo con el calibre Miyota 3510, del que hablaré otro día porque me parece una obra de arte aunque no sea un 9F de Grand Seiko ni un VHP de Longines. Pero antes de hablar de los relojes que componen el olimpo del cuarzo de alta precisión, conviene entender desde la física lo que hace especial a toda esta familia de tecnología. Porque el cuarzo no es solo "más barato que un mecánico" (el que lo es). Es algo bastante más interesante que eso.

Ver el archivos adjunto 3447884

Miyota 3S10, diseñado para poder ser reparado. Fuente: Chrono24.



I · Piezoelectricidad: la física que hace posible el cuarzo

Nuestro viaje comienza en 1880 con Pierre Curie, el mismo que más tarde compartiría el Nobel de Física con su esposa Marie Curie, que descubrió el efecto piezoeléctrico junto a su hermano Jacques estudiando cristales. Tenían 21 y 24 años respectivamente.

Los hermanos Pierre y Jacques Curie observaron que al comprimir ciertos cristales como el cuarzo, la turmalina o el topacio, en orientaciones específicas, aparecía una carga eléctrica en su superficie. A este fenómeno lo llamaron efecto piezoeléctrico directo: presión mecánica que genera electricidad.


Ver el archivos adjunto 3447886
Pierre Curie. Fuente: Enciclopedia Británica.

Pero existe también el efecto inverso: si se aplica un voltaje al cristal, este se deforma físicamente. Y si se aplica un voltaje alterno, el cristal vibra a la frecuencia de esa señal. Esta deformación genera, a su vez, una nueva señal eléctrica. Es un sistema que se retroalimenta: el circuito excita al cristal, el cristal vibra, y esa vibración genera la señal que el circuito necesita para mantenerse en marcha.

El cuarzo no es solo un oscilador. Es un sistema donde electricidad y mecánica se retroalimentan con una precisión que la naturaleza raramente brinda de manera tan conveniente.

¿Por qué el cuarzo y no otro material?

El cuarzo no es el material piezoeléctrico más sensible que existe, hay cerámicas piezoeléctricas artificiales con una respuesta mucho mayor. Pero combina una serie de propiedades que lo hacen prácticamente insustituible en relojería: es el segundo mineral más abundante en la corteza terrestre (dióxido de silicio puro, SiO₂); es químicamente estable y no se degrada con los años; tiene propiedades elásticas excelentes, lo que le permite vibrar millones de veces sin fatigarse de manera apreciable; y cuando se corta con la orientación correcta, el llamado corte AT, su coeficiente de frecuencia respecto a la temperatura es casi nulo cerca de los 25–30°C, que es precisamente la temperatura aproximada de la muñeca.

Esa última propiedad es la que lo convierte en material de relojería por excelencia. El cuarzo, cortado de la manera correcta, ignora casi por completo los cambios de temperatura a los que normalmente lo exponemos. Hablaremos más de esto cuando lleguemos al verdadero enemigo de la precisión en cuarzo: la temperatura en los extremos.

El bucle piezoeléctrico en un reloj:

La batería energiza el circuito → el circuito aplica un voltaje alterno al cristal → el cristal vibra a su frecuencia resonante → esa vibración genera una señal eléctrica que el circuito lee → el circuito amplifica y estabiliza esa señal → el ciclo se mantiene indefinidamente, consumiendo solo los nanovatios necesarios para compensar las pérdidas.



II · La historia: de una habitación llena de aparatos a la muñeca de millones

Hay tecnologías que llegan como una evolución natural. Y hay tecnologías que llegan como una bomba. El cuarzo fue esto segundo, y la década de los sesenta fue su cuenta atrás.

Pero nuestro viaje desde 1880 nos lleva por otros hitos previos a la presentación del primer reloj de cuarzo en sociedad.

1927 — El primer reloj de cuarzo de la historia
Warren Marrison y J. W. Horton construyen en los Laboratorios Bell (Nueva York) el primer reloj basado en un oscilador de cuarzo. Ocupa una habitación entera, necesita red eléctrica y ni siquiera tiene esferas. Pero su precisión ya era extraordinaria para la época.

Ver el archivos adjunto 3447889
El primer reloj de cuarzo de la historia. Fuente

1967 — Beta 1: Suiza entra en la carrera
El Centre Électronique Horloger (CEH) de Neuchâtel presenta el Beta 1, primer prototipo funcional de reloj de cuarzo suizo. Ese mismo año, el calibre suizo gana el concurso del Observatorio de Neuchâtel batiendo a todos los competidores mecánicos.

25 de diciembre de 1969 — Seiko Astron 35SQ
Sale a la venta el primer reloj de cuarzo de pulsera del mundo. 100 unidades, caja de oro de 18 kilates, 450.000 yenes. Con ese dinero en Japón en 1969 te comprabas un Toyota Corolla 1100.
Pese a que en el imaginario colectivo, los relojes de cuarzo son una cosa barata y muchas veces cutre, el 35SQ no era la democratización de la precisión para todos los bolsillos, era una declaración de supremacía tecnológica que hizo temblar la industria.

Ver el archivos adjunto 3447890
El primer movimiento de cuarzo comercial de Seiko. Fuente: Wikimedia.

1970 — Beta 21: la respuesta suiza
Desarrollado por el CEH con la participación de Omega, Rolex, Longines y Patek Philippe. Orientado al lujo, precio elevado y fracaso comercial. Suiza apuntaba demasiado alto cuando Japón ya empezaba a apuntar al mercado masivo. Usaba una frecuencia de 8.192 Hz (2¹³), antes de que se estandarizara el 32.768 Hz actual. Omega lo utilizó en el f8192, Rolex en el Oysterquartz 5100, Patek Philippe en la ref. 3587. Hoy todos son piezas de coleccionista de primer orden.

Ver el archivos adjunto 3447891
Beta 21, Suiza hizo lo que pudo. Fuente.

1970–1988 — La Revolución del Cuarzo
Lo llaman "Crisis del Cuarzo", pero yo me niego a usar ese término. Fue una revolución, un salto tecnológico. La industria relojera suiza pasó de 90.000 trabajadores a menos de 30.000. Centenares de marcas desaparecieron. Solo sobrevivieron las que supieron adaptarse o tenían suficiente capital para aguantar.

1983 — Swatch: el contraataque suizo
Nicolas Hayek y la naciente Swatch Group cambian las reglas: cuarzo ultrafino, plástico, colores, diseño como producto de moda. Suiza no vuelve al pasado; usa el cuarzo como arma. ETA se convierte en el proveedor de movimientos de medio mundo.


Ver el archivos adjunto 3447875
Mi Swatch Irony, diseñado para no poder ser reparado.

No puedo evitar esbozar una sonrisa cuando leo en el foro el desprecio por los MoonSwatch por ser de un material biocerámico que tiene cierta semejanza al plástico, cuando fueron el plástico y el cuarzo los que seguramente salvaron a alguna de las empresas del grupo, marcas de renombre de las que nadie se avergüenza.


III · Cómo funciona un reloj de cuarzo: el recorrido de la señal

Un reloj de cuarzo utiliza un cristal cortado con precisión que vibra cuando se le aplica corriente eléctrica. Esta vibración es extraordinariamente estable y se convierte en una señal eléctrica periódica que el circuito divide hasta obtener exactamente un pulso por segundo. Ese pulso es lo que el reloj cuenta como "un segundo".


ComponenteFunción técnicaAnalogía sencilla
Cristal de cuarzoOscilador de referencia estableDiapasón microscópico
Circuito osciladorMantiene y amplifica la vibraciónAmplificador electrónico
Divisor binarioReduce la frecuencia hasta 1 HzCadena de reductores
Circuito lógicoControla y sincroniza los impulsosEl cerebro del reloj
Motor paso a pasoConvierte pulsos en rotaciónMicromotor eléctrico
Tren de engranajesTransmite el movimiento a las agujasCaja de cambios


Batería → Oscilador (32.768 Hz) → Divisor binario (÷2¹⁵) → 1 Hz → Circuito lógico → Visualización
El resultado es un sistema donde el tiempo se mide electrónicamente y se muestra de forma mecánica (agujas) o directamente electrónica (LCD). Dos formas de presentar la misma información que requieren arquitecturas muy distintas a partir del mismo oscilador.



IV · El porqué de 32.768 Hz

Las primeras generaciones de cuarzo usaron frecuencias diversas, pero la industria convergió rápidamente en valores muy concretos. La razón no es arbitraria: es una elegancia matemática que nace de la naturaleza de la electrónica digital.


FrecuenciaEjemplosRazón principal
8.192 Hz (2¹³)Seiko Astron 35SQ, CEH Beta 21Primera generación. Cristales más grandes.
32.768 Hz (2¹⁵)Estándar mundial desde los 70Equilibrio óptimo: precisión, consumo y tamaño.
262.144 Hz (2¹⁸)Bulova PrecisionistMayor resolución temporal; segundero continuo.

La belleza matemática de los flip-flops

En electrónica digital, dividir una frecuencia por dos es trivial: se hace con un biestable (flip-flop en inglés), un componente microscópico que alterna su estado con cada pulso que recibe. Una frecuencia de 32.768 Hz, que es exactamente 2¹⁵, puede dividirse 15 veces seguidas por 2, y cada división es un biestable. Al final obtenemos exactamente 1 Hz, sin errores de redondeo, sin circuitos complejos, sin correcciones.


32.768 Hz = 2¹⁵
÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2 ÷2
= 1 Hz exacto · sin redondeo · 15 biestables

¿Y por qué no bajamos la frecuencia para ahorrar energía?

La pregunta parece lógica: si 64 Hz solo necesita 6 divisiones en vez de 15, ¿no sería más eficiente? Aquí entra una restricción física que hace la respuesta sorprendente.

La frecuencia resonante de un brazo de diapasón sigue la relación f ∝ t / L², donde t es el grosor del brazo y L es su longitud. El factor de escala que aplica depende de cómo se escale la geometría del cristal:

Si solo cambiase la longitud (grosor fijo), la relación quedaría f ∝ 1/L², y el factor de escala sería √(32.768/64) = √512 ≈ 22,6. Un cristal de 3 mm que puede oscilar a 32.768 Hz se convertiría en unos 68 mm para poder resonar a 64 Hz. Incómodo para una muñeca, pero no absurdo... bueno, un poco sí.

Sin embargo, los cristales reales se escalan de forma geométricamente proporcional: grosor y longitud crecen al mismo ritmo, porque si no el cristal quedaría con una geometría desproporcionada —muy largo y muy fino— que lo haría mecánicamente inestable, extremadamente frágil y con propiedades de resonancia diferentes.

Con similitud geométrica (t = k·L), la relación se simplifica a f ∝ 1/L, y el factor de escala es 32.768 ÷ 64 = 512. Un cristal de 3 mm se convertiría en 1.536 mm, es decir, 1,5 metros.

Los fabricantes mantienen proporciones consistentes porque eso preserva la estabilidad térmica y la calidad del factor Q del oscilador. Por eso el ×512 es la comparación físicamente relevante para entender por qué no hay cristales de reloj a frecuencias más bajas.

Y además de la cuestión de tamaño: a menor frecuencia, mayor consumo energético. Pasaríamos de los nanovatios del cuarzo de pulsera a vatios, vaciando cualquier batería en cuestión de horas.

Por el otro extremo, el Bulova Precisionist sube la frecuencia hasta 262.144 Hz para lograr mayor resolución temporal, lo que permite que su segundero se mueva de forma totalmente continua en vez del característico tic-tac del resto de cuarzos analógicos. Esto es especialmente relevante para la función cronógrafo, donde la granularidad con la que se subdivide un segundo marca la diferencia práctica.



V · LCD digital frente a analógico: dónde divergen los caminos

Aunque tanto un Casio F-10 como un Citizen analógico de cuarzo usan exactamente el mismo tipo de oscilador, la forma de mostrar el tiempo después del circuito divisor requiere arquitecturas completamente distintas.


AspectoLCD digitalAnalógico
Salida del circuitoSeñal digital directa a segmentosPulsos para el motor paso a paso
Partes móvilesNingunaMotor, tren de engranajes, agujas
Consumo energéticoMuy bajo (microwatios)Mayor por la activación del motor
Precisión baseIdéntica (mismo oscilador)Idéntica (mismo oscilador)
Robustez mecánicaExcelente (sin piezas móviles)Depende de la calidad del tren

El LCD: polarización sin luz propia

El cristal líquido no emite luz propia: cambia su orientación molecular para modular la luz ambiente, dejando pasar o bloqueándola según el voltaje aplicado a cada segmento. La señal digital del divisor se aplica directamente a esos segmentos. No hay motores, no hay bobinas, no hay engranajes. El consumo es tan ridículamente bajo que algunos relojes solares de Casio llevan décadas funcionando con la misma célula fotovoltaica, recargada cada vez que los sacas al sol.

El motor paso a paso: el latido mecánico del cuarzo analógico

En el analógico, cada segundo el circuito envía un pulso eléctrico a una bobina electromagnética, que genera un campo magnético que hace girar exactamente un paso al rotor. Ese paso pasa al tren reductor: el segundero avanza un tic, el minutero y el horario se reducen progresivamente a través de relaciones de transmisión calculadas con precisión.


ComponenteFunción
Motor paso a pasoConvierte el pulso eléctrico en rotación discreta
Bobina electromagnéticaGenera el campo magnético actuante
Rotor magnéticoGira exactamente un paso por pulso
Tren de engranajesReduce la velocidad hasta la cadencia de minutero y horario
AgujasLa visualización mecánica del tiempo

El motor paso a paso es el mayor consumidor de energía en un cuarzo analógico, especialmente cuanto más pesadas son las agujas o mayor es la fricción del tren.

Por eso los relojes analógicos de cuarzo consumen más que los digitales LCD, aunque ambos son órdenes de magnitud más eficientes que cualquier reloj mecánico.

Ver el archivos adjunto 3447880

En algunos modelos los caminos no fueron divergentes.


VI · Fabricación del cristal: cuando la perfección natural no es suficiente

¿Quién no ha encontrado un cristal de cuarzo paseando por el campo? Esos prismas hexagonales traslúcidos son SiO₂, exactamente el mismo material que hay dentro de tu reloj. Ahí acaban las similitudes: el cuarzo natural contiene defectos, inclusiones y variaciones estructurales que afectarían fatalmente a la estabilidad de la frecuencia. Los cristales de relojería no se extraen de minas; se fabrican.

El proceso hidrotermal

Todo empieza disolviendo sílice en agua a alta presión y temperatura —más de 400°C y varias decenas de atmósferas. La solución se introduce en un autoclave especializado, se siembran pequeños cristales semilla en la zona más fría, y el material se deposita lentamente sobre ellos durante semanas. El resultado es un cristal de una pureza química y una homogeneidad estructural imposibles en la naturaleza.

El corte AT: la orientación que lo cambia todo

Una vez obtenido el cristal bruto, llega la operación más crítica. Los cristales se cortan siguiendo orientaciones cristalográficas precisas, ya que esa orientación determina completamente el modo de vibración y la sensibilidad a la temperatura.


Tipo de corteModo de vibraciónEstabilidad térmicaUso en relojes
AT-cutFlexión (diapasón)Muy buena cerca de 25°C✓ Estándar universal
BT-cutFlexiónBuena a temperaturas altasRaro, industrial
SC-cutEspesorExcelente (amplio rango)No: telecomunicaciones y metrología
X-cut / Y-cutEspesor / cizallaBajaNo: sensores específicos

El corte AT es el estándar de relojería porque su curva de variación de frecuencia respecto a la temperatura tiene un punto de inflexión casi nulo precisamente en el rango 20–35°C. En la práctica significa que el cristal ignora los cambios normales de temperatura corporal. Es, literalmente, el corte diseñado para la muñeca humana.

Dimensiones físicas según frecuencia

Los brazos del diapasón no son arbitrarios: su longitud determina directamente la frecuencia resonante.


Frecuencia objetivoLongitud del brazoAnchuraGrosor
32.768 Hz3–8 mm1–2 mm0,1–0,3 mm
262.144 Hz2–4 mm<1,5 mm0,1–0,2 mm

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Cristal de cuarzo antes de ser encapsulado. Fuente.

Electrodos, ajuste fino y encapsulado

El cristal por sí solo no puede conectarse al circuito. Se depositan electrodos metálicos sobre su superficie mediante vaporización al vacío, lo que permite aplicar el voltaje que induce la vibración y recoger la señal generada. La cantidad exacta de metal depositado también afecta a la frecuencia, por lo que este paso sirve como primer ajuste fino.

El ajuste posterior puede hacerse eliminando material mediante láser (sube la frecuencia) o añadiendo masa metálica (la baja). Finalmente, el cristal se encapsula en una cápsula metálica hermética con atmósfera controlada o vacío parcial, protegiéndolo de humedad y contaminantes durante su vida útil.



VII · La temperatura: el verdadero enemigo de la precisión en cuarzo

Hay una pregunta que surge inevitable cuando alguien empieza a interesarse por la precisión del cuarzo: ¿de dónde viene la desviación? La respuesta que da la mayoría de la gente es el envejecimiento del cristal, pero eso solo es parcialmente cierto. El verdadero enemigo diario es la temperatura.

El corte AT tiene una curva de variación de frecuencia respecto a la temperatura con forma de S invertida. En el punto de inflexión de esa curva, que para el corte AT estándar cae aproximadamente entre 25 y 30°C, la derivada es cero: la frecuencia es prácticamente insensible a pequeños cambios de temperatura. Es el punto de trabajo ideal para un reloj en la muñeca.

El problema viene en los extremos. Por debajo de 10°C o por encima de 45°C, la curva se pronuncia y la desviación de frecuencia puede ser de varios ppm (partes por millón). Para un cuarzo estándar sin compensación, un día de esquí o una tarde en la playa con el reloj al sol pueden generar desvíos apreciables.

La compensación térmica en los HAQ

Los relojes HAQ (High Accuracy Quartz) resuelven esto incorporando un termistor —un componente cuya resistencia varía de forma conocida con la temperatura— junto al cristal. El circuito mide la temperatura continuamente y aplica una corrección electrónica según una tabla de compensación grabada en memoria durante la calibración en fábrica.

El caso del Longines VHP va incluso más lejos: incorpora un acelerómetro que detecta los golpes. Cuando detecta un impacto, congela brevemente el circuito del motor, recalcula la posición de las agujas y corrige cualquier avance o retraso que pueda haber introducido el golpe. Es uno de los sistemas de compensación más completos que existe en un reloj de pulsera.



VIII · Los relojes HAQ: cuando el cuarzo decide tomarse en serio la precisión

No todos los relojes de cuarzo buscan la precisión de la misma forma. Algunos fabricantes aumentan la frecuencia, otros compensan la temperatura, otros seleccionan los cristales con criterios de ingeniería de precisión.

Calibre / sistemaFabricanteEstrategiaPrecisión
Cuarzo estándarVariosSin compensación±15 s/mes
PrecisionistBulova262 kHz · alta resolución temporal±10 s/año
VHP (Very High Precision)ETA para LonginesCompensación térmica + acelerómetro±5 s/año
PrecidriveETACompensación térmica±10 s/año
9FSeikoCristal seleccionado + calibración individual±10 s/año
Spring DriveSeikoHíbrido: tren mecánico + regulación de cuarzo±1 s/día (oficial)

El Grand Seiko 9F: artesanía en cuarzo

El calibre 9F merece su propio párrafo. No es un cuarzo con compensación electrónica sofisticada: es un cuarzo con una selección de cristales extremadamente rigurosa, calibrado individualmente en fábrica y con varias soluciones mecánicas únicas. El segundero salta en un movimiento instantáneo cada 0,993 segundos —el llamado 10-beat, rareza absoluta en cuarzo. El cambio de fecha es también instantáneo al filo de la medianoche. Y está acabado con los mismos estándares de microfresado y pulido que el resto de la línea Grand Seiko.

Cuando alguien dice que el cuarzo es lo opuesto al arte relojero, es porque no ha tenido en la mano un Grand Seiko 9F, tan siquiera uno de sus predecesores 8F que sentaron las bases que rigen los 9F.

Comparación global de tecnologías


TecnologíaPrecisión típicaDeriva anualNecesita ajuste
Mecánico estándar±10–30 s/díaHoras al añoFrecuente
Mecánico cronómetro (COSC)-4/+6 s/día~30–45 min/añoPeriódico
Cuarzo estándar±15 s/mes~3 min/añoOcasional
HAQ (VHP, 9F, Precidrive)±5–10 s/añoSegundos al añoRaramente
Bulova Precisionist±10 s/añoSimilar al estándarOcasional
Radiocontrolado (DCF77…)≈ 0Autocorrección diariaNo
GPS Sync (Seiko Astron GPS…)≈ 0Autocorrección bajo cielo abiertoNo


IX · Tecnologías predecesoras: todo lo que intentó ser el cuarzo antes de serlo

El cuarzo no llegó de la nada. Antes de que el cristal piezoeléctrico se convirtiera en estándar mundial, la industria relojera experimentó con varias soluciones que intentaban mejorar la precisión del volante mecánico. La mayoría son hoy piezas de museo. Una, sin embargo, sigue viva.

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Movimiento electromécanico en un Seiko Elnyx.

Ver el archivos adjunto 3447876
Electromecánico de ETA en un Tissot T12.


SistemaTipoFrecuenciaPrincipioEstado actual
Volante mecánicoMecánico2–5 HzOscilador por muelle espiral (áncora)Vigente, clásico
Volante ElectromecánicoElectromecánico~2–3 HzVolante impulsado eléctricamenteExtinto
Accutron (Bulova)Electromecánico360 HzDiapasón metálico activado eléctricamenteExtinto
Dynotron (ETASA)Electromecánico300 HzDiapasón con transmisión alternativaExtinto
Spring Drive (Seiko)Híbrido32 kHz (regulación)Tren mecánico regulado por oscilador de cuarzo vía freno electromagnéticoVigente, nicho de lujo
Cuarzo piezoeléctricoElectrónico32 kHz - 262 kHzCristal piezoeléctrico; medición completamente electrónicaEstándar mundial

El Accutron: el reloj que zumbaba

En 1960, Bulova lanzó el Accutron. En lugar de un cristal piezoeléctrico, utilizaba un diapasón metálico vibrando a 360 Hz, impulsado por un circuito transistorizado.

Si acercabas el Accutron a la oreja escuchabas un zumbido continuo característico que para muchos de sus propietarios era parte del encanto. Era una precisión sin precedentes para un reloj de pulsera: ±2 minutos al mes. Fue el paso técnico más importante entre el mecánico y el cuarzo puro, y sirvió de base para los sistemas de guiado de los primeros cohetes espaciales Agena.


Ver el archivos adjunto 3447874
Un Accutron zumbando a cámara lenta.


El Omega f300 o el Longines Ultronic seguían un principio análogo pero con ingeniería propia de ETASA: diapasón metálico, transmisión electromecánica, ese sonido inconfundible. La "f" de su nombre hacía referencia directa a la frecuencia del diapasón (300 Hz), no a ningún tipo de cuarzo.

Ver el archivos adjunto 3447869

Ultronic de Longines.


X · El cuarzo en los relojes atómicos: donde menos lo esperabas

Uno de los lugares donde yo mismo no imaginaba encontrar un oscilador de cuarzo es en el corazón de los relojes atómicos del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) alemán, en Braunschweig (y también en los de otros países), desde donde se emite la señal DCF77 que pone en hora nuestros relojes radiocontrolados.

La señal DCF77 y sus equivalentes mundiales

La señal DCF77 se transmite desde Mainflingen, al sur de Frankfurt, en la frecuencia de 77,5 kHz con una potencia de 50 kW. Cubre prácticamente toda Europa Occidental y parte del norte de África (muy muy al norte). Cada minuto transmite la hora oficial alemana en código BCD. Cuando tu reloj radiocontrolado se sincroniza automáticamente a las 2 de la mañana, está decodificando ese mensaje. Otros países tienen señales equivalentes: WWVB en EE.UU. (Fort Collins, Colorado, 60 kHz), JJY en Japón (dos transmisores en Fukushima y Fukuoka, 40 y 60 kHz) y MSF en Reino Unido (Anthorn, Cumbria, 60 kHz).

El cuarzo dentro de un reloj atómico

Un reloj atómico define el segundo utilizando la frecuencia de transición hiperfina del cesio-133: exactamente 9.192.631.770 Hz. Esta frecuencia es tan precisa que desde 1967 define oficialmente el segundo en el Sistema Internacional de Unidades. Y aun así, dentro de ese reloj atómico hay un oscilador de cuarzo trabajando.

ComponenteFunción en el reloj atómico
Fuente de átomos de cesio-133Produce átomos libres y los guía por la cámara
Cavidad de microondasIrradia los átomos a la frecuencia de referencia
DetectorMide cuántos átomos realizaron la transición hiperfina
Oscilador de cuarzoGenera la señal base; proporciona estabilidad instantánea entre correcciones atómicas
Bucle de control (PLL)Compara la señal del cuarzo con la referencia atómica y corrige continuamente

El átomo proporciona exactitud absoluta a largo plazo; el cuarzo proporciona estabilidad inmediata y velocidad de respuesta. Sin el cuarzo como base, el reloj atómico no podría mantener la señal entre las correcciones atómicas. Son complementarios, no competidores.

Los relojes ópticos: el siguiente nivel

Los relojes atómicos de cesio más precisos del mundo se desvían aproximadamente 1 segundo cada 300 millones de años. Eso ya parece suficiente. No lo es para la física moderna.

Los relojes ópticos de última generación —basados en transiciones electrónicas de átomos de estroncio-87 o iterbio en trampas de luz láser— operan en frecuencias del orden de 10¹⁵ Hz, tres órdenes de magnitud por encima del cesio. Su desviación es de aproximadamente 1 segundo en la edad actual del Universo. Son tan precisos que pueden detectar la dilatación temporal predicha por la Relatividad General a diferencias de altitud de apenas un centímetro.

De momento son experimentales y ocupan laboratorios enteros. Pero también dentro de ellos hay un oscilador de cuarzo haciendo de base electrónica.



Algunos movimientos curiosos

Hasta ahora hemos hablado del cuarzo como tecnología de masas: preciso, barato, fiable. Pero hay toda una rama de la relojería de cuarzo que fue en la dirección opuesta, no hacia el bajo coste sino hacia la ingeniería más ambiciosa posible. Son movimientos que intentaron resolver preguntas que nadie había hecho todavía. La mayoría fracasaron comercialmente. Todos merecen estar en esta guía.


Los familiares raros de los que se cargan solos

La batería de un reloj de cuarzo es su punto débil. Es un objeto que lleva un siglo evolucionando hacia la autonomía total, y sin embargo sigue necesitando que abras la tapa trasera cada dos años. Los ingenieros japoneses, especialmente en Seiko y Citizen, se obsesionaron con resolver esto. Y lo hicieron por caminos completamente distintos, más allá de sus actuales gamas Solar y Eco-Drive.

Seiko Kinetic llegó al mercado en 1988 con una idea que en papel suena a contradicción: un reloj automático de cuarzo. Lleva una masa oscilante idéntica a la de un mecánico tradicional, que al moverse con el gesto de la muñeca acciona un microgenerador piezoeléctrico. La electricidad generada carga un condensador que alimenta el circuito de cuarzo. El resultado visual es curioso: ves un rotor girando como en un automático, pero la precisión es la del cuarzo. Los primeros calibres de la serie 5M tenían problemas de almacenamiento, pero los modernos 5M62 y 5M65 acumulan energía para meses de reserva. Es uno de esos inventos que hacen pensar "¿por qué no se me ocurrió a mí?", aunque la respuesta es que la miniaturización del generador fue un problema de ingeniería enorme.

Citizen Eco-Drive Duo, una línea que Citizen desarrolló combinando la célula fotovoltaica con una masa oscilante generadora. El resultado es un sistema de doble captación de energía: luz y movimiento simultáneamente. Lo curioso es que no tuvo el éxito comercial que merecía, probablemente porque el Eco-Drive solo ya es tan eficiente que el rotor añadía complejidad mecánica sin que el usuario percibiera una ventaja práctica. Es uno de esos casos en los que la ingeniería ganó y el márketing perdió.



El termoeléctrico: el reloj que se carga con tu cuerpo

El Seiko Thermic 6C12 merece su propio párrafo porque su principio de funcionamiento es el más elegante de todos. No usa luz. No usa movimiento. Usa el efecto Seebeck: la diferencia de temperatura entre tu muñeca (unos 32 °C) y el aire ambiente genera una corriente eléctrica directamente, sin partes móviles de ningún tipo, sin célula fotovoltaica, sin generador. Con un diferencial de apenas uno o dos grados centígrados ya produce suficiente corriente para mantener el reloj en marcha.

Es conceptualmente lo más puro: llevas el reloj puesto y el calor de tu cuerpo lo alimenta. Si te lo quitas y lo dejas en la mesilla, empieza a agotar la reserva. El reloj y tú sois un sistema. Hay una simbiosis casi poética en eso.

Gracias a @empanadillo por traer este movimiento al foro

https://relojes-especiales.com/threads/el-primer-y-único-seiko-con-carga-por-temperatura.598344/



Los paneles solares que no se esconden: Casio y su filosofía opuesta

Mientras Citizen apostaba por disimular la tecnología, Casio hizo exactamente lo contrario. En varios modelos de sus líneas digitales y de la familia G-Shock de los años 90 y 2000, el panel solar aparece visible en el dial, claramente diferenciado, como un elemento de diseño en sí mismo. No hay intención de que parezca un reloj "normal": hay intención de que parezca un instrumento.

Es una diferencia filosófica profunda, aunque realmente se debió a limitaciones tecnológicas, hoy en día los Though Solar no tienen paneles visibles.



La sincronización externa: cuando el reloj llama a la hora atómica

Hay una tercera familia de soluciones que no intenta ser precisa por sí sola, sino que se sincroniza periódicamente con una fuente de tiempo externa perfectamente exacta.

Junghans MEGA 1 (1990) fue el primer reloj de pulsera controlado por radio del mundo. Cada noche, mientras duermes, el reloj activa un pequeño receptor que capta la señal DCF77 emitida desde una antena cerca de Frankfurt. Esa señal lleva el tiempo coordinado universal con precisión de microsegundos, derivado de relojes atómicos de cesio. El reloj se ajusta a esa señal y por la mañana está en hora exacta. La ingeniería subyacente, miniaturizar un receptor de onda larga en un reloj de pulsera de 1990, fue un logro técnico serio que Junghans nunca recibió el reconocimiento que merecía.

Pero el salto definitivo llegó con Citizen Satellite Wave (calibres F100, F150, F900, desde 2011): en lugar de una señal de radio terrestre, recibe directamente señales de satélites GPS o GLONASS. Tiene un receptor GPS real, miniaturizado, que en tres a siete segundos descarga el tiempo de los satélites y ajusta el movimiento. El F900 lo hace en dos segundos. La precisión es atómica porque los satélites llevan relojes de cesio a bordo. Combinado con el Eco-Drive solar, el reloj teóricamente no necesita ni batería ni ajuste manual en toda su vida útil. Seiko respondió con su propia línea GPS Solar(calibres 3X, 5X, 8X) con el añadido de que algunos modelos detectan automáticamente en qué zona horaria estás por la posición GPS y ajustan la hora local sin intervención del usuario. Es un detalle de uso cotidiano pequeño pero que, si viajas habitualmente, cambia completamente la experiencia.



El Spring Drive: un hereje para los relojes de cuarzo, y también para los mecánicos

No es un cuarzo puro. No es un mecánico puro. Es algo que no debería existir, un Frankenstein que desde 1999 ofrece una tecnología única, desgraciadamente solo para bolsillos pudientes.

El Seiko Spring Drive (calibres 7R y 9R) es un movimiento mecánico de cuerda cuya energía viene completamente del muelle, sin batería ni generador. Hasta aquí es un automático normal. Lo que lo hace único es cómo regula la velocidad del tren de ruedas: en lugar de un áncora mecánica, usa un freno electromagnético controlado por un oscilador de cuarzo. El cuarzo no mueve nada, no alimenta nada: solo actúa como árbitro de precisión que dice "demasiado rápido, frena". La rueda Tri-synchro genera su propia electricidad al girar para alimentar ese circuito de control.

No hay batería. La energía es cien por cien mecánica. La precisión la da el cuarzo. Es el único movimiento en el mundo que no pertenece a ninguna categoría y que merece una categoría propia. Alcanza ±1 segundo diario de forma consistente. Si tuvieras que explicarle a alguien por qué la relojería japonesa es diferente, el Spring Drive sería el ejemplo.



Reflexión final: el cuarzo no es lo que vino a abaratar

Sé que mucha gente tiene el cuarzo como algo que vino a abaratar costes. Lo hizo, pero no en su lanzamiento: en 1969 costaba lo mismo que un coche. Lo que hizo primero fue demostrar que la precisión podía ser electrónica, que el tiempo podía medirse sin un solo resorte en tensión, sin aceites que envejecen ni áncoras que ajustar.

Ver el archivos adjunto 3447882

Cuarzo "barato" de Miyota en un reloj Lotus.

Ver el archivos adjunto 3447883
Cuarzo "de lujo" en un Longines Hydroconquest.


El cuarzo eliminó la necesidad de reguladores mecánicos complejos, redujo el número de piezas críticas y permitió una producción masiva con precisión constante.

Lo que comenzó como una innovación de laboratorio en Japón se convirtió en el estándar mundial en menos de una década, sacudió los cimientos de la relojería suiza, y hoy está en todas partes: en tu muñeca, en el microondas, en el GPS del coche, en los satélites y en el corazón de los relojes más precisos que el ser humano ha construido jamás.

El cuarzo no es lo opuesto del mecánico. Es una tecnología que merece el mismo respeto que cualquier otra, con sus propios estratos de profundidad, su propio Olimpo de precisión y su propia historia llena de guerras industriales, genios de laboratorio y relojes que cambiaron el mundo.


Los mecánicos no son relojes y los cuarzos solo un aparato para medir el tiempo, les podemos otorgar alma también, es tan solo un constructo para darle más valor a algo que ya apreciamos.

Yo mismo no valoré nunca mis primeros relojes de cuarzo, aunque tampoco los mecánicos, todos eran aparatos para medir el tiempo; pero por mi condición valoraba más la precisión de los primeros. Los mecánicos han sido una terapia, ahora mismo llevo un mecánico que va adelantado 17 segundos y no lo estoy parando para sincronizarlo y que esté en la hora más exacta posible... maldita entropía.

Este viaje que comenzó hace 146 años no ha terminado, espero con ansia ver que nos están preparando Seiko, Citizen, ETA o quizás alguna marca China, ya hay por ahí patentes para combinar movimiento, luz y calor como fuentes de energía en un solo reloj, aunque viniendo de Huawei igual se tratará de un Smartwatch.

Si habéis llegado hasta aquí, espero que os hayáis divertido leyendo todo esto tanto como yo investigando sobre lo que hay detrás de los relojes de cuarzo, yo ahora admiro los cuarzos como los mecánicos.


NOTA: Los valores de precisión son orientativos y varían según fabricante y calibre, esto no pretende ser una guía exhaustiva. Lo mismo con los tamaños de los cristales de cuarzo, etc.



Bibliografía​

Historia de la revolución del cuarzo​


Datos técnicos del Astron y primeros relojes de cuarzo​


Fundamentos técnicos del reloj de cuarzo​


Arquitectura de un reloj de cuarzo (oscilador, divisor y motor)​


Fabricación de cristales de cuarzo​

(Estos papers se utilizan como base técnica para explicar la formación y comportamiento cristalino de materiales piezoeléctricos, aunque la industria relojera usa principalmente procesos hidrotermales específicos.)


Evolución de frecuencias en relojería de cuarzo​


Precisión y comparación con relojes mecánicos​


Desarrollo tecnológico posterior del cuarzo​


Literatura técnica clásica sobre relojería​

  • George Daniels – Watchmaking
  • Donald de Carle – Practical Watch Repairing
  • Gisbert L. Brunner – Wristwatches: History of a Century's Development
  • Lucien F. Trueb – The Watch: From Sundial to Atomic Clock
  • David S. Landes – Revolution in Time

Ingeniería de osciladores de cuarzo​

  • John R. Vig – Quartz Crystal Resonators and Oscillators for Frequency Control
  • IEEE Frequency Control Symposium proceedings
  • NIST oscillator stability documentation

Relojes atómicos y sincronización horaria​


Historia y contexto industrial de la revolución del cuarzo​


Cuantas cosas que no conocía/comprendía. Buen trabajo de resumen. Hoy la hora de mi móvil rige muchos de mis relojes analógicos y de base de cuarzo pero veo con satisfacción que el reloj atómico que controla los dispositivos móviles no sería nadie sin la colaboración de un cristal de cuarzo. Toma ya!
 
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Menudo trabajo, como bien dice algun compañero merece una chincheta.

gracias
 
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Es que hay cosas que no se pueden seguir, por ejemplo en este párrafo:

"La frecuencia resonante de un brazo de diapasón sigue la relación f ∝ t / L²
qué ese alfa

donde t es el grosor del brazo y L es su longitud. El factor de escala que aplica depende de cómo se escale la geometría del cristal

Dónde está ese factor de escala? A partir de aquí no está nada claro.

Si solo cambiase la longitud (grosor fijo), la relación quedaría f ∝ 1/L², y el factor de escala sería √(32.768/64) = √512 ≈ 22,6. Un cristal de 3 mm que puede oscilar a 32.768 Hz se convertiría en unos 68 mm para poder resonar a 64 Hz. Incómodo para una muñeca, pero no absurdo... bueno, un poco sí."

La versión previa era así:

La frecuencia resonante de un brazo de diapasón es proporcional al grosor t e inversamente proporcional al cuadrado de la longitud L, es decir, f ∝ t / L². Esto significa que si quieres bajar la frecuencia, necesitas un cristal más largo, más fino, o ambas cosas a la vez. Cuánto más largo depende de qué suposición hagas sobre la geometría.

El caso más simple es suponer que solo varía la longitud, manteniendo el grosor fijo. Con t constante, la relación se reduce a f ∝ 1/L², y de ahí se obtiene directamente L ∝ 1/√f. Para pasar de 32.768 Hz a 64 Hz, el cristal tiene que crecer en un factor √(32.768/64) = √512 ≈ 22,6. Un cristal de 3 mm se convertiría en unos 68 mm. Incómodo para una muñeca, pero no absurdo… bueno, un poco sí.

Sin embargo, los cristales reales no se escalan así. Si solo alargases el brazo sin engrosarlo, el cristal quedaría tan desproporcionado —muy largo y muy fino— que sería mecánicamente inestable, extremadamente frágil y resonaría de forma diferente a la prevista. Por eso los fabricantes mantienen similitud geométrica: grosor y longitud crecen al mismo ritmo, t = k·L. Sustituyendo en la fórmula original: f ∝ (k·L) / L² = k/L, es decir, f ∝ 1/L. La relación pasa de cuadrática a lineal, y eso cambia todo: ahora L ∝ 1/f, y el factor de escala es directamente el cociente de frecuencias, sin raíz cuadrada. Para bajar de 32.768 Hz a 64 Hz, el cristal tiene que crecer en un factor 32.768 ÷ 64 = 512. Un cristal de 3 mm se convertiría en 1.536 mm: 1,5 metros.

A estas horas tengo la cabeza ya que no sé si esto se entiende mejor o no 🤦🏼
 
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Enhorabuena por el currazo. Yo añadiría también que Seiko ya utilizó la tecnología del cuarzo en 1964, en los JJOO de Tokyo, para cronometrar tiempos. Y Longines en aquella década presentó y lanzó un prototipo de reloj de cuarzo llamado Ultraquartz, pero se vendieron pocos y quedó en el olvido.
 
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BRAVO, Jorge!!! 👏🏻👏🏻👏🏻

Post bestial, entretenido, y estructurado. Un placer 👌

🥂!
 
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Enhorabuena por el currazo. Yo añadiría también que Seiko ya utilizó la tecnología del cuarzo en 1964, en los JJOO de Tokyo, para cronometrar tiempos. Y Longines en aquella década presentó y lanzó un prototipo de reloj de cuarzo llamado Ultraquartz, pero se vendieron pocos y quedó en el olvido.

Gracias, no tenía esa info, mañana la incluyo
 
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