¿Qué es la tira bimetálica? ¿Cuál es la función del termostato de tira bimetálico?

Se utiliza una tira bimetálica para convertir un cambio de temperatura en un desplazamiento mecánico. La tira consta de dos tiras de diferentes metales que se expanden a diferentes velocidades a medida que se calientan. Las diferentes expansiones obligan a la tira plana a doblarse en una dirección si se calienta y en la dirección opuesta si se enfría por debajo de su temperatura inicial. El metal con el coeficiente de expansión térmica más alto está en el lado exterior de la curva cuando la tira se calienta y en el lado interior cuando se enfría.

Desarrollo y aplicación de varios bimetales: KSD301, 17AM, TB02, Disyuntor de sobrecarga térmica, Termostato bimetálico de contacto, modelo TFS35, klixon 6AP / 8 AM/2/3/4AM/3MP/TH10/9700/YS11/ YS10

Interruptor de termostato bimetálico ajustable	Interruptor de termostato bimetálico KSD301	Interruptor de termostato bimetálico

Características bimetálicas

La banda consta de dos bandas de diferentes metales que se expanden a diferentes velocidades a medida que se calientan, generalmente acero y cobre, o en algunos casos acero y latón. Las tiras se unen en toda su longitud mediante remachado, soldadura fuerte o soldadura. Las diferentes expansiones obligan a la tira plana a doblarse en una dirección si se calienta y en la dirección opuesta si se enfría por debajo de su temperatura inicial. El metal con el coeficiente de expansión térmica más alto está en el lado exterior de la curva cuando la tira se calienta y en el lado interior cuando se enfría. El desplazamiento lateral de la tira es mucho mayor que la pequeña expansión longitudinal en cualquiera de los dos metales.

En algunas aplicaciones, la tira bimetálica se utiliza en forma plana. En otros, se envuelve en una bobina para que sea más compacto. La mayor longitud de la versión enrollada proporciona una sensibilidad mejorada.

La curvatura de una viga bimetálica se puede describir mediante la siguiente ecuación:

Aplicaciones bimetálicas

Este efecto se utiliza en una variedad de dispositivos mecánicos y eléctricos.

Relojes
Los mecanismos mecánicos del reloj son sensibles a los cambios de temperatura, ya que cada parte tiene una tolerancia mínima y conduce a errores en el mantenimiento del tiempo. Se utiliza una tira bimetálica para compensar este fenómeno en el mecanismo de algunos relojes. El método más común es utilizar una construcción bimetálica para el borde circular del volante. Lo que hace es mover un peso de forma radial mirando el plano circular hacia abajo por el volante, variando entonces, el momento de inercia del volante. A medida que el resorte que controla la balanza se debilita con el aumento de la temperatura, la balanza se vuelve más pequeña en diámetro para disminuir el impulso de inercia y mantener constante el período de oscilación (y por lo tanto, el cronometraje).

Hoy en día este sistema ya no se utiliza desde la aparición de aleaciones de bajo coeficiente de temperatura como nivarox, parachrom y muchas otras dependiendo de cada marca.

Termostatos
Termostato con bobina bimetálica
En la regulación de la calefacción y la refrigeración se utilizan termostatos que operan en un amplio rango de temperaturas. En estos, un extremo de la tira bimetálica se fija mecánicamente y se une a una fuente de energía eléctrica, mientras que el otro extremo (móvil) lleva un contacto eléctrico. En los termostatos regulables se coloca otro contacto con un mando o palanca de regulación. La posición así ajustada controla la temperatura regulada, denominada punto de ajuste.

Algunos termostatos utilizan un interruptor de mercurio conectado a ambos cables eléctricos. El ángulo de todo el mecanismo es ajustable para controlar el punto de ajuste del termostato.

Dependiendo de la aplicación, una temperatura más alta puede abrir un contacto (como en el control de un calentador) o puede cerrar un contacto (como en un refrigerador o aire acondicionado).

Los contactos eléctricos pueden controlar la energía directamente (como en una plancha doméstica) o indirectamente, conmutando la energía eléctrica a través de un relé o el suministro de gas natural o fuel oil a través de una válvula operada eléctricamente. En algunos calentadores de gas natural, la energía se puede proporcionar con un termopar que se calienta con una luz piloto (una llama pequeña que se quema continuamente). En dispositivos sin luces piloto para encendido (como en la mayoría de las secadoras de ropa a gas modernas y algunos calentadores de gas natural y chimeneas decorativas), la energía para los contactos es proporcionada por energía eléctrica doméstica reducida que opera un relé que controla un encendedor electrónico, ya sea un calentador de resistencia o un dispositivo generador de chispas accionado eléctricamente.

Termómetros

Un termómetro de dial de indicación directa, común en los dispositivos domésticos (como un termómetro de patio o un termómetro para carne), utiliza una tira bimetálica envuelta en una bobina en su diseño más común. La bobina cambia el movimiento lineal de la expansión del metal en un movimiento circular gracias a la forma helicoidal que dibuja. Un extremo de la bobina se fija a la carcasa del dispositivo como un punto fijo y el otro impulsa una aguja indicadora dentro de un indicador circular. También se utiliza una tira bimetálica en un termómetro de registro. El termómetro de Breguet consta de una hélice trimetálica para tener un resultado más preciso.

Motor térmico

Los motores térmicos no son los más eficientes, y con el uso de tiras bimetálicas la eficiencia de los motores térmicos es aún menor ya que no hay cámara para contener el calor. Además, las tiras bimetálicas no pueden producir fuerza en sus movimientos, la razón es que para lograr flexiones (movimientos) razonables ambas tiras metálicas tienen que ser delgadas para que la diferencia entre la expansión sea notable. Por lo tanto, los usos de las tiras metálicas en motores térmicos se encuentran principalmente en juguetes simples que se han construido para demostrar cómo se puede utilizar el principio para impulsar un motor térmico.

Aparatos eléctricos

Las tiras bimetálicas se utilizan en interruptores automáticos en miniatura para proteger los circuitos del exceso de corriente. Se usa una bobina de alambre para calentar una tira bimetálica, que se dobla y opera un enlace que desencadena un contacto operado por resorte. Esto interrumpe el circuito y se puede reiniciar cuando la tira bimetálica se haya enfriado.

Las tiras bimetálicas también se utilizan en relés de retardo de tiempo, válvulas de seguridad de hornos de gas, intermitentes térmicos para luces direccionales más antiguas y arrancadores de lámparas fluorescentes. En algunos dispositivos, la corriente que corre directamente a través de la tira bimetálica es suficiente para calentarla y operar los contactos directamente. También se ha utilizado en reguladores de voltaje mecánicos PWM para usos automotrices.