O que é uma tira bimetálica?

Uma tira bimetálica é um dispositivo simples que converte energia térmica em movimento mecânico. É usado como um interruptor termicamente ativado ou indicador de calor e funciona com o princípio da expansão diferencial de metais diferentes aquecidos. A tira bimetálica é composta de dois metais diferentes que são unidos para formar uma tira reta e plana ou uma bobina concêntrica. Quando a tira é aquecida, um dos metais aquece e se expande mais rápido que o outro, fazendo com que a tira se dobre. Essa deflexão mecânica é então aproveitada de várias maneiras para alternar circuitos elétricos ou mover um mostrador para uma indicação de valor térmico.

Quando qualquer sólido, fluido ou gás é aquecido, suas moléculas começam a se afastar umas das outras, levando à expansão. Enquanto um material aquecido não estiver contido em algum ponto, ele se expandirá de maneira equilibrada. Se, por algum motivo, o material estiver contido ou impedido de expandir ao longo de uma de suas superfícies, a expansão irrestrita no restante do material fará com que ele deflete ou dobre. Obviamente, alguns materiais aquecem mais rápido ou expandem mais do que outros, dependendo de sua estrutura molecular. Se dois materiais tão diferentes se unirem, aquele que aquece mais lentamente restringirá a expansão ao longo de uma face da outra e causará esse fenômeno de deflexão.

Este princípio de deflexão térmica de materiais diferentes é utilizado para fornecer movimento mecânico relacionado ao calor em uma ampla gama de equipamentos elétricos e de medição. As tiras bimetálicas são geralmente construídas de dois metais diferentes com latão e aço e cobre e aço sendo combinações típicas. Os dois materiais são normalmente soldados, brasados ​​ou rebitados para produzir uma união uniforme e segura entre as duas faces de contato. As tiras bimetálicas podem ser formadas como elementos do tipo mola helicoidal reta ou concêntrica. Sua deflexão física quando aquecida é então aproveitada de várias maneiras para alcançar diferentes funções.

Um dos métodos mais comuns de utilização da deflexão de uma tira bimetálica é empregar a tira como um contato elétrico para fazer ou interromper circuitos. Os termostatos do aquecedor são um bom exemplo desse tipo de aplicação e usam a tira reta e não aquecida para manter contato com um ponto de comutação e manter o circuito do aquecedor ativo. Quando a temperatura sobe para um ponto predeterminado, a tira aquece e dobra, interrompendo o circuito e desligando o aquecedor. Quando a tira esfria novamente, ela endireita e reativa o circuito do aquecedor. Isso permite que uma faixa de temperatura constante seja mantida.

A tira bimetálica tipo bobina tende a se desenrolar à medida que aquece e gira a agulha de um termômetro tipo mostrador para indicar um valor de temperatura. As tiras bimetálicas também são usadas como dispositivos de sobrecarga térmica para cortar a alimentação de equipamentos elétricos quando eles consomem corrente excessiva ou superaquecem fisicamente. As características de expansão conhecidas dos diferentes metais na tira bimetálica permitem uma adaptação muito precisa desses dispositivos para operar em temperaturas exatas. Isso torna as tiras um método confiável e acessível de usar o calor como entrada de controle ou medição.