Breve descripción

Una tira compuesta por dos metales diferentes unidos entre sí, que se curva de forma predecible al calentarse o enfriarse debido a sus distintos coeficientes de dilatación térmica.

Uso / Función

• Uso principal: Actuación térmica mecánica y control de temperatura (termostatos, interruptores automáticos, termómetros de dial).
• Usos secundarios: Compensación térmica en relojes de precisión, trampas de vapor y dispositivos de protección contra sobrecorriente.
• Escala: Componente pequeño / Nivel de instrumento.

Principio de funcionamiento

La banda bimetálica se basa en la dilatación térmica diferencial:

1. Unión de doble capa: Dos metales con coeficientes de dilatación térmica significativamente distintos (por ejemplo, el latón se dilata rápidamente y el acero lentamente) se unen mecánicamente o se sueldan a lo largo de toda su longitud.
2. Respuesta térmica: Al calentarse, el metal de alta dilatación se expande más que el de baja dilatación.
3. Curvatura: Dado que las dos capas están rígidamente unidas, la diferencia de longitud obliga a la tira a curvarse en forma de arco hacia el lado del metal con menor tasa de expansión.
4. Reversibilidad: Al enfriarse, la tira se contrae y regresa a su forma plana original (o se curva en sentido opuesto si se enfría por debajo de la temperatura ambiente).

Cómo crearlo

Versión funcional mínima

1. Selección de materiales: Obtener dos tiras delgadas y planas de dimensiones iguales: una de alta dilatación térmica (Latón) y una de baja dilatación (Acero).
2. Limpieza de superficies: Limpiar y desengrasar a fondo las superficies de contacto con disolvente y abrasivo ligero.
3. Unión: Remachar las dos tiras firmemente a lo largo de su longitud a intervalos regulares, o soldarlas para formar un laminado sólido.
4. Calibración: Calentar suavemente la tira sobre una llama para verificar que se curva uniformemente hacia el lado del acero al calentarse.

Nivel técnico

Básico a Intermedio. Requiere superficies metálicas limpias y una unión mecánica o soldadura fuerte bien ajustada.

Materiales necesarios

• Materiales esenciales:
  • Metal de alta dilatación: Chapa o tira de Latón o cobre.
  • Metal de baja dilatación: Chapa o tira de Acero al carbono o inoxidable (o aleación Invar).
  • Fijaciones / Soldadura: Remaches de cobre/hierro o soldadura fuerte de plata.
• Herramientas:
  • Tijeras para metal, taladro o punzón, martillo, soplete o soldador.

Variantes y mejoras

• Bobina bimetálica helicoidal / en espiral: Enrollar la tira larga en espiral amplifica el desplazamiento angular, ideal para termómetros de dial y volantes de reloj.
• Disco de acción rápida (Snap-action): Disco preformado que conmuta abruptamente a una temperatura umbral, proporcionando un contacto eléctrico limpio.
• Combinación con aleación Invar: Emparejar latón con Invar (aleación níquel-hierro con dilatación casi nula) maximiza la sensibilidad de flexión por grado.

Límites y riesgos

• Delaminación: Los ciclos repetidos de calentamiento o una fuerza de flexión excesiva pueden separar los metales unidos.
• Deformación plástica: El sobrecalentamiento más allá del límite elástico deforma permanentemente la tira, arruinando la calibración.
• Respuesta lenta: Las tiras más gruesas tienen mayor masa térmica y responden lentamente a los cambios de temperatura.