O que é uma tira bimetálica?

Uma faixa bimetálica é um dispositivo simples que converte energia térmica em movimento mecânico. É usado como um interruptor ativado termicamente ou como indicador de calor e trabalha com o princípio da expansão diferencial de metais diferentes aquecidos. A tira bimetálica é composta por dois metais diferentes, que são ligados entre si para formar uma tira reta e plana ou uma bobina concêntrica. Quando a tira é aquecida, um dos metais aquece e se expande mais rapidamente 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 dial para uma indicação do valor do calor.

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

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 com dois metais diferentes, com latão e aço e cobre e aço sendo combinações típicas. Os dois materiais são tipicamente soldados, soldados ou rebitados juntos 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 contato elétrico para fabricar ou quebrar circuitos. Os termostatos do aquecedor são um bom exemplo desse tipo de aplicação e usam a tira reta sem aquecimento 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, endireita e reativa o circuito do aquecedor. Isso permite que uma faixa de temperatura constante seja mantida.

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