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Tipos de válvulas: pistón de caja

Uno de los primitivos tipos de pistones que más llama mi atención y del que más difícil resulta compilar información y hacerse una idea es lo que en inglés se denomina box piston, al cual se identifica en muchos trabajos con el sistema patentado por Stözel y Blühmel en 1818 y del cual ya hablo en otros artículos de esta serie.

No obstante, ahondando en este tema llego a la conclusión de que existen dos sistemas de válvulas aplicadas a los instrumentos de viento-metal bajo la denominación box valves: por un lado el ya mencionado sistema de Blühmel patentado en Prusia conjuntamente con Stözel y por otro el sistema de patente americana de 1872 de Benjamin F. Quinby. Pero vayamos poco a poco:

¿Box = Caja?

La gran desventaja que tenemos los tubistas castellanoparlantes respecto a los angloparlantes es la grave escasez de información sobre estos temas en nuestro idioma  y, añadido a ello, la inexactitud en los conceptos que comporta cualquier traducción.

Parece evidente que la traducción más simple de box piston sea “pistón de caja”. Blühmel se refiere a ello como Kastenventile, cuya traducción literal es , precisamente “válvula de caja” y aunque la patente americana habla de Improvement in Military Brass Instruments (mejora para los instrumentos militares), su forma, como veremos más adelante, nos remite inevitablemente a  la “caja” y por ese motivo utilizaremos esta denominación en ambos casos.

El concepto “caja” nos evoca la idea de un objeto cuya principar característica es la forma cúbica o  angulosa, y así sucede en ambos casos. Pero mientras el kastenventile de Blühmel consiste en un sistema de pistones cúbicos el de Quinby se basaba en tuberías montadas sobre pletinas planas que se ensamblaban en una, esta vez sí, caja.

Pistón de caja de Blühmel

Antecedentes e invención

El pistón de caja fue desarrollado por Blühmel alrededor de 1817, cuando ya llevaba varios años experimentando con sistemas de tipo rotatorio (cilindros). Durante esa misma época Stözel trabajaba en una válvula “tubular”.

Para evitar posibles confusiones y conflictos, ambos constructores decidieron presentar una patente conjunta. Así, el 6 de Abril de 1818 se registró en la oficina Prusiana una solicitud de patente con una duración de diez años para la implementación de válvulas “tubulares” y también “de caja” en trompetas, trombones y trompas.

Descripción y Características técnicas

El pistón de caja de Blühmel tenía forma cúbica y de ahí su nombre. Su principal ventaja era la eficiencia en la conducción del aire a través del sistema de tuberías, lo que teóricamente resultaba mejor a nivel acústico que el pistón tubular de Stözel.

Sin embargo las desventajas que presentaba fueron lo suficientemente importantes como para abandonar muy pronto su utilización: La forma cúbica de estos pistones dificultaba mucho la precisión en su construcción, sobretodo teniendo en cuenta lo rudimentario de la maquinaria de la época. También la velocidad de acción de este sistema era mucho más lenta que en el pistón tubular, debido a la mayor superficie de contacto y la falta de precisión que acabamos de comentar.

Lamentablemente parece que no se han conservado instrumentos con este sistema, ya que por lo visto sólo fue incorporado a unas pocas trompas.

Pistón de caja de Quinby

En Estados Unidos se estuvieron utilizando instrumentos dotados de  válvulas rotatorias o pistones berlineses hasta la llegada del sistema Périnet al nuevo continente durante la década de 1860. A partir de aquel momento fue el sistema más implementado a los instrumentos. No obstante, teniendo en cuenta la inventiva generalizada y el afán experimentatorio que se vivió durante todo el s. XIX todavía quedaban soluciones alternativas que aportar.Corneta BFQuinby

Invención

El 9 de Abril de 1872 se registraba en EE.UU. la patente para una “Mejora en los intrumentos militares de viento-metal” por parte de Benjamin F. Quimby. La mejora consistía en dotar a los instrumentos de un sistema de tres válvulas para conseguir la escala cromática completa.

Piston de caja BFQuinby
Detalle del funcionamiento del sistema de caja de B.F. Quinby.

Lo interesante de esta propuesta es el modo de alojar las válvulas que modifican el recorrido del aire, ensamblando los tubos mediante pletinas rectas y alojando todo el mecanismo en un compartimento rectangular. En la parte superior de la válvula se aloja un muelle que devuelve el mecanismo a la posición original.

La solución, cuanto menos, era diferente a todas las adoptadas hasta entonces, pero el hecho de que los pistones périnet ya fuesen la opción mayoritaria desbancó esta nueva solución “de caja”, que fue usada en unas cuantas cornetas sin mayor éxito.

 
 
Fuentes:
http://orgs.usd.edu/nmm/UtleyPages/Utleyfaq/brassfaq.html
http://www.public.asu.edu/~jqerics/earlval.htm
http://www.angelfire.com/music2/thecornetcompendium/index.html
http://www.rugs-n-relics.com/Brass/cornets/1872-BoxValveCnt.html
E. Mende (1978). Arbre Généalogique illustré des cuivres européens. BIM

Tipos de válvulas: pistón berlines

Piston Berlinés
Detalle de una tuba con sistema de pistón berlinés.

El pistón berlinés fue desarrollado entre 1827 y 1833 por Stözel y Wieprecht, aunque cada uno de ellos lo concibió de manera independiente y con algunas diferencias en sus respectivos diseños. Fue precisamente Wieprecht quién en 1835 lo incorporó al primer modelo de tuba del que se tiene constancia en el registro de patentes.

Este tipo de pistón se basaba en el primitivo pistón de caja que el mismo Stözel había inventado una década antes, pero con la ventaja de una mayor facilidad de construcción y mantenimiento. Por otro lado, la gran masa y el diametro del pistón berlinés ralentizaban su acción, motivo por el cual solía incorporarse a instrumentos graves y solo raramente en trompas.

La característica más destacable de este tipo de pistón es que la tubería principal  y la secundaria se sitúan en el mismo plano -de manera similar a como ocurre en los cilindros-, y por este motivo es más voluminoso y ancho que otros tipos de pistón. De hecho, el mecanismo de “desviación” del flujo de aire es muy similar entre el cilindro rotatorio y el pistón berlinés, tal como puede observarse en el siguiente esquema:

Ejemplo 1 Ejemplo 2
esquema piston berlines A esquema piston berlines B

En el primer ejemplo, el aire pasa por la tubería principal sin desviarse hacia la tubería secundaria ya que encuentra la pared del pistón. De hecho, esta configuración podría pertenecer perfectamente a un cilindro rotatorio, que en su caso, al girar 90º desviaría el aire. En el caso del pistón berlinés, por el contrario, existen dos cámaras, una superior y otra inferior, con las paredes alineadas en distintos ángulos. En el ejemplo 2 el aire se desvía hacia la tubería secundaria antes de volver a la primaria.

El principal inconveniente del pistón berlinés era la diferencia de respuesta entre unos armónicos y otros, lo que provocaba importantes diferencias en el color del sonido. Por este motivo, dejó de utilizarse a finales del s. XIX.

Fuentes:
http://orgs.usd.edu/nmm/UtleyPages/Utleyfaq/brassfaqBerlin.html
http://www.public.asu.edu/~jqerics/earlval.htm
http://www.rjmartz.com/horns/berliner/berliner.htm
http://www.angelfire.com/music2/thecornetcompendium/index.html
http://musikmuseum.dk/1TUB1.HTM

Tipos de válvulas

Esta serie de artículos sirve como complemento a la serie de  “Historia de la Tuba”, que publiqué hace ya algún tiempo. El primer artículo de la serie de traducciones sobre la historia de la tuba comenzaba así:

La primera tuba apareció oficialmente en 1835, patentada por Wieprecht y Moritz, afinada en Fa y con cinco válvulas Berlinesas.

Siendo sincero, he de reconocer que cuando lo escribí no tenía la menor idea de qué son esas “válvulas berlinesas” que incorporaba la más antigua de las tubas, así que publiqué el artículo con la condición autoimpuesta de profundizar en ese extraño componente. Varios meses e indagaciones después ya tengo más claro el concepto y estoy en disposición de compartir con vosotros información sobre el asunto. Pero al tirar del hilo para conocer esta válvula se me han presentado otros muchos tipos, así que lo que iba a ser un artículo se ha convertido en una serie que poco a poco iré ampliando.

La revolución de los metales

old brass bandEl s. XIX supone un punto de inflexión en el desarrollo de los instrumentos de metal. La cantidad y variedad de instrumentos que se inventaron en este periodo es abrumadora, tanto como para hablar de un boom. Bugles, figles, saxhorns, tubas…. Los inventores desarrollan familias enteras, de las que algunos instrumentos destacan y permanecen hoy en día y otros muchos -la gran mayoría- se convirtieron rápidamente en extrañas piezas de colección.

Para modificar la longitud del tubo y conseguir así completar la escala cromática en estos instrumentos se utilizaron sistemas de llaves, que acortaban su longitud, o válvulas que añadían tramos extra de tubería. La válvula se mostró pronto como la mejor opción, ya que preserva mejor las características tímbricas y mecánicas aún modificando la longitud del tubo. Si la carrera por el desarrollo de instrumentos fue frenética, el desarrollo de las válvulas fue otro ámbito de investigación prolífico. Desde 1815 hasta bien entrado el s. XX se desarrollaron un buen número de válvulas que con diversas formas y sistemas permitieron modificar la longitud de los instrumentos de metal.

¿Válvula, pistón o cilindro?

En primer lugar hay que aclarar términos, ya que la traducción siempre implica cierta posibilidad de confusión (traduttore traditore, que dicen los italianos), y más en cuestiones técnicas como la que nos ocupa. En notas a pie de página ya expuse la diferencia entre estas tres palabras que, si bien se refieren a lo que podríamos llamar “mecanismos de control de longitud de tubería” significan cosas distintas y se refieren a mecanismos concretos. Vayamos una a una:

  • Válvula: Según el diccionario de la RAE es un “Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema.”  Por tanto, en lo que se refiere a instrumentos musicales de viento-metal se trata de un nombre genérico para cualquier sistema de maquinaria, independientemente del mecanismo que incorpore, ya sea de pistones o cilindros de cualquier tipo.BerlinHorn
  • Pistón: El pistón es un tipo de válvula, cuya característica principal es que su acción se ejerce mediante un movimiento rectilíneo, habitualmente arriba-abajo. Por norma general, los instrumentos modernos que incorporan pistones los accionan directamente a través de un botón unido a uno de los extremos de los pistones. A lo largo del s. XIX se inventaron muchos tipos de válvulas, la mayoría de ellas de tipo pistón, como los pistones de Stozel, las válvulas vienesas o el pistón berlinés.  Hoy en día, salvo raras excepciones (como las trompas vienesas que incorporan -cómo no- pisones vieneses), todos los instrumentos están dotados de pistones de tipo Perinet.
  • Cilindro: Se trata del otro tipo de válvula que ha llegado masivamente hasta nuestros días. Ciertamente, en España llamamos así a las válvulas cuya acción es rotatoria en lugar de rectilínea, y el uso de esta palabra está completamente estandarizado, aunque también se le llama de palas o de paletas. Este tipo de válvula no se acciona directamente (a excepción de algunos instrumentos, como las cornetas militares), sino que el mecanismo consta de un conjunto de palancas y bielas que transforman el movimiento rectilíneo de los dedos accionando las paletas en el movimiento propiamente rotatorio de las válvulas.

Historia de la tuba – Las válvulas

La previamente mencionada impaciencia con los defectos de los instrumentos precedentes [1] condujo al desarrollo de un sistema que los superaría. Aunque existe cierta incerteza en esta consideración, parece ser que Heinrich Stölzel inventó una válvula [2] para la trompa en 1815. En 1818, él y Friedrich Blühmel patentaron la válvula de pistón cuadrado. Como puede suponerse, el desgaste [a que era sometido] este tipo de vávula era excesivo, por lo que se exploraron distintos diseños durante las dos décadas siguientes.

La importancia de la válvula para la tuba es considerable, ya que su ausencia imposibilita la existencia del instrumento moderno. Los orificios no eran bien recibidos debido al hecho de que eran pocas las notas que llegaban a alcanzar la campana de los instrumentos y su efecto resonador. Si [para evitar esto] el instrumento se construyera según los mismos principios que la trompa natural, se requeriría un tubo de longitud fenomenal para tocar los armónicos más agudos en la tesitura de tuba, añadiendo además que el control de la afinación mediante la técnica de mano en la campana sería imposible en un instrumento tan grande. El tamaño de las curvas del tubo también seria prohibitivo. Sin embargo, con la llegada de la válvula todas las notas podrían ser amplificadas por la campana ya que la acción de la misma comportó tocar [añadiendo] longitudes extra al tubo en lugar de acortarlo como habian hecho previamente los orificios. El problema de la incosistencia del sonido en los instrumento precedentes fue definitivamente superado con este nuevo y trascendental invento.

Tras años de experimentación, Joseph Riedl, de Viena, produjo la primera válvula rotatoria [(cilindro)] en 1832 en la forma que conocemos hoy en dia. Este tipo de válvula ha sido utilizada en todas las tubas alemanas y austriacas y algunos modelos americanos. Se aprecia un pequeño desgaste ya que la válvula solo toca la camisa del cilindro en dos puntos, y el recorrido de acción es generalmente corto. Al ligar las notas mientras se accionan los cilindros puede escucharse un leve pop en pasajes suaves, y cualquier abuso puede conducir a costosas reparaciones. Puesto que los cilindros raramente se desmontan, las fotografias adjuntas pueden ayudar a tener una idea de su apariencia. Con el fin de clarificar cómo operan [los cilindros], el diagrama a continuación puede de alguna manera servir de ayuda:

esquema cilindro
Este diagrama muestra la primera válvula a la izquierda, que se mantiene cerrada al no accionar la llave. La segunda llave está presionada, lo que provoca la rotación de la válvula que guía el flujo de aire hacia el tubo más largo.

En 1839, Perinet perfeccionó la válvula de pistón que Spontini había introducido en Francia entre 1823 y 1831. El modelo de 1839 se ha mantenido virtualmente inalterado hasta la actualidad y las tubas de Francia, Inglaterra  Japón y EE.UU. emplean este tipo de válvulas. Aunque más ruidoso y con mayor desgaste por rozamiento, la calidad de su legato es mayor que la de las válvulas rotatorias [cilindros]. Puesto que los pistones son más sencillos de desmontar, no mostraremos aquí esta operación.

Hoy en dia, al adquirir una tuba nueva estará equipada con válvulas, bien de pistón bien de cilindro, cuyos diseños se mantienen basicamente idénticos a los originales.

1. Ver Serpentón y Oficleido

2. El término válvula no se emplea  habitualmente en la jerga de los instrumentistas de metal en España, donde hablamos directamente de pistones o cilindros para referirnos al sistema concreto de válvula que nos ocupe. En el presente artículo, el autor utiliza el término válvula en el sentido de mecanismo que deja pasar un fluido en un sentido y lo impide en el contrario, independientemente del mecanismo concreto -ya sea pistón o cilindro “rotatorio”- que será referido específicamente en caso necesario.

Fragmento traducido de: Kent Mason, J. (1977). The tuba handbook (pags. 12-15). Ontario: Sonante Publications.