¿Qué es una tira bimetálica?

Una tira bimetálica es un dispositivo simple que convierte la energía térmica en movimiento mecánico. Se utiliza como un interruptor activado térmicamente o indicador de calor y funciona según el principio de expansión diferencial de metales disímiles calentados. La tira bimetálica se compone de dos metales diferentes que se unen para formar una tira recta y plana o una bobina concéntrica. Cuando la tira se calienta, uno de los metales se calienta y se expande más rápido que el otro, haciendo que la tira se doble. Esta desviación mecánica luego se aprovecha de varias maneras para cambiar circuitos eléctricos o mover un dial para dar una indicación de valor de calor.

Cuando se calienta cualquier sólido, fluido o gas, sus moléculas comienzan a alejarse unas de otras, lo que lleva a la expansión. Siempre que un material calentado no esté contenido en algún punto, se expandirá de manera equilibrada. Si, por alguna razón, el material está contenido o se le impide expandirse a lo largo de una de sus superficies, la expansión desenfrenada en el resto del material hará que se desvíe o se doble. Obviamente, algunos materiales se calentarán más rápido o se expandirán más que otros dependiendo de su estructura molecular. Si dos materiales tan diferentes se unen, el que se calienta más lentamente restringirá la expansión a lo largo de una cara de la otra y provocará que ocurra este fenómeno de deflexión.

Este principio de deflexión térmica de diferentes materiales se utiliza para proporcionar movimiento mecánico relacionado con el calor en una amplia gama de equipos eléctricos y de medición. Las tiras bimetálicas generalmente se construyen con dos metales diferentes, siendo el latón y el acero y el cobre y el acero combinaciones típicas. Los dos materiales normalmente se sueldan, sueldan o remachan juntos para producir una unión uniforme y segura entre las dos caras de contacto. Las tiras bimetálicas se pueden formar como elementos de tipo resorte helicoidal rectos o concéntricos. Su deflexión física cuando se calienta se aprovecha en una variedad de formas para lograr diferentes funciones.

Uno de los métodos más comunes de utilizar la desviación de una tira bimetálica es emplear la tira como contacto eléctrico para abrir o cerrar circuitos. Los termostatos de calefacción son un buen ejemplo de este tipo de aplicación y utilizan la tira recta sin calefacción para mantener el contacto con un punto de conmutación y mantener activo el circuito de calefacción. Cuando la temperatura sube a un punto predeterminado, la tira se calienta y se dobla, rompiendo así el circuito y apagando el calentador. Cuando la tira se enfría nuevamente, se endereza y reactiva el circuito del calentador. Esto permite mantener un rango de temperatura constante.

La tira bimetálica tipo bobina tiende a desenrollarse a medida que se calienta y gira la aguja de un termómetro tipo cuadrante para indicar un valor de temperatura. Las tiras bimetálicas también se utilizan como dispositivos de sobrecarga térmica para cortar el suministro de energía a los equipos eléctricos cuando consumen demasiada corriente o se sobrecalientan físicamente. Las conocidas características de expansión de los diferentes metales en la tira bimetálica permiten una adaptación muy precisa de estos dispositivos para operar a temperaturas exactas. Esto hace que las tiras sean un método confiable y asequible para usar el calor como entrada de control o medición.