PARAFUSO DE ARQUIMEDES

Prévia do material em texto

PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
Aluno: Jacson Eurich 
Prof.: Celio Fernandes Neto 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho tem por objetivo descrever o funcionamento de um parafuso de Arquimedes o 
qual é um mecanismo bastante antigo, posto em pratica desde as mais antigas civilizações até os 
dias atuais como dispositivo para transportar diversos tipos de materiais de um nível para outro, ou 
mesmo horizontalmente. Trata-se simplesmente de uma rosca helicoidal revestida sobre um tubo. 
Onde se é colocado uma de suas extremidades no material a ser transportado, e girando-se o 
conjunto, o material é obrigado a entrar pela rosca e subir ao longo do eixo, até transbordar na parte 
superior. É apresentada ao longo do texto, breve descrição histórica da utilização deste dispositivo e 
da teoria de funcionamento de uma rosca transportadora tridecanter construída para uma indústria 
alimentícia. 
 
Palavras-chave: Arquimedes, Transportadora, Mecânica. 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Arquimedes foi um dos principais pensadores da antiguidade. Nascido na colônia de 
Siracusa, na Sicília por volta de 287 a.C. e filho de um astrônomo grego, Arquimedes costumava 
participar de reuniões entre filósofos promovidas pelo seu pai. Ele estudou na escola de Matemática 
de Alexandria considerado na época o centro intelectual domundo grego (FRAZÃO, 2019). Pouco 
se conhece sobre a vida pessoal de Arquimedes, devido aos poucos registros, porém sua obra foi 
bastante documentada e preservada. 
Até hoje, Arquimedes é conhecido principalmente pelo seu estudo de hidrostática, da 
estática e uma explicação do princípio da alavanca, conhecido como o Princípio de Arquimedes: 
“Todo corpo mergulhado total ou parcialmente em um fluido sofre uma impulsão vertical, 
dirigida de baixo para cima, igual ao peso do volume do fluido deslocado, e aplicado no centro de 
impulsão.” 
A história conta que Arquimedes chegou a essa conclusão enquanto tomava banho de 
banheira em uma casa de banho, como era costume na época. Ao entrar na banheira, Arquimedes se 
deu conta que a quantidade de água que transbordava deveria ser igual ao volume de seu corpo, 
afinal, dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar. Ele concluiu que a resistência que seu corpo 
sentia ao afundar era provocada pelo deslocamento daquele volume de água. Essa força é o que 
chamamos de empuxo. 
Com seus conhecimentos matemáticos, Arquimedes criou projetos da Balança Hidrostática, alavancas 
e mecanismos para movimentar objetos muito pesados e o chamado Parafuso de Arquimedes, baseado no 
movimento em espiral, que ainda hoje é usado no Nilo e em outras partes do mundo para transportar água 
para locais mais altos. 
 
Aluno: Jacson Eurich 
Prof. Celio Fernandes Neto 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI – Engenharia de Produção (ENG 0029) – 
Seminário Interdisciplinar III – 12/12/2021 
 
2 
 
 
 
2. O PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
É interessante notar que a inclinação do parafuso condiciona o tamanho das bolsas de material 
que se formam à medida que aquele roda, a distância a percorrer e, conseqüentemente, o tempo 
gasto para vencer o desnível. Embora a distância percorrida pelo material seja grande quando 
comparada ao desnível a ser vencido, esta máquina permite a elevação de material com um pequeno 
esforço. 
Uma das preocupações de Arquimedes era de melhorar o sistema de irrigação dos jardins de 
Siracusa. Para isso, desenvolveu um dispositivo conhecido hoje como “parafuso de Arquimedes” 
que consiste em um eixo com lâminas helicoidais em um canal (Figura 01). A extremidade inferior 
é mergulhada no fluido e, através do movimento de giratório contínuo por meio de uma manivela, 
desloca o líquido para cima até transbordar na parte superior.Diodorus Siculus (historiador grego, 
cerca de 100 anos a.C. escreveu: 
“os homens irrigam facilmente toda ela (uma ilha no delta do Nilo) 
por meio de um determinado instrumento concebido por Arquimedesde 
Siracusa, e que leva o seu nome (cóclias) porque tem a forma deuma espiral 
ou parafuso.” 
 
 Leonardo da Vinci (1452-1519), desenhou uma versão do parafuso de Arquimedes onde a 
hélice foi substituída por tubos helicoidais dispostos em torno do eixo do parafuso. O objetivo desta 
modificação era reduzir as perdas pelo atrito entre o fuso e a calha e nesta configuração, este sistema 
foi amplamente utilizado para bombeamento de água. 
 
 
Figura 1 – Esquema Parafuso de Arquimedes – Fonte: Muller 2009 
 
O principal objetivo deste trabalho é demonstrar um projeto elaborado de parafuso de Arquimedes na 
versão elaborada por Leonardo da Vinci utilizada para transferir materiais entre dois pontos com elevações 
diferentes. 
 
3. O PROJETO 
 
O projeto foi desenvolvido para uma industria alimenticia o qual tem como objetivo a transferência 
de materiais entre dois níveis, objetivando um ganho de produção e redução de mão de obra. 
A imagem abaixa demonstra o esquema desenvolvida de uma rosca helicoidal utilizada para o correto 
funcionamento do sistema. 
3 
 
 
Figura 2 – Rosca Helicoidal – Fonte: autor 
 
Para execução desta rosca helicoidal foram considerados os seguintes materiais conforme demonstra 
tabela 01. 
 
 
Tabela 1 – Materiais para Rosca Helicoidal 
 
Já para execução do tubo que reveste a helicóide, foi utilizado chapas de aço inox como estrutura e 
em cada extremidade foi considerado um mancal em cada extremidade para sustentação da helicóide. 
 
 
Figura 3 – Mancal de Sustentação da Rosca - Fonte: autor 
4 
 
 
Figura 4 – Calha de revestimento da rosca - Fonte: autor 
 
 
4. MONTAGEM E FUNCIONAMENTO 
 
A montagem do projeto se deu através da união das peças utilizando maquinas de solda e para o giro 
da helicóide foi realizado o dimensionamento de um motoredutor o qual foi calculado o passo, vazão e 
potência do equipamento para garantia do funcionamento da transportadora. 
a. MEDIDAS 
 
 As medidas do equipamento executado consiste em 5500cm de comprimento, 264cm de altura da 
parte mais baixa, 743cm de altura da parte mais alta e 300cm de largura. O tubo possui 60cm de diâmetro 
sendo o diâmetro total com as helicóides(parafuso) sendo 246cm. O motor usado é um motor trifásico 
velocidade nominal do motor: 17351/min, Velocidade de saída:51 1/min e peso do motor 31 Kg. 
 
Materiais Utilizados 
Peso (Kg) Vazão Grãos (l/min) Desnível (cm) 
900 250 479 
 
Imagem abaixo demonstra a montagem final do parafuso de Arquimedes, o qual recebe material 
através de um funil, sendo transportado pela rosca helicoidal rotacionada através do motoredutor por 5,5m 
alimentando outra calha para um processo industrial alimentício. 
 
 
Figura 5 – Calha de revestimento da rosca - Fonte: autor 
 
5 
 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES 
 
A partir deste artigo foi explicado, como funciona o princípio do parafuso de Arquimedes e 
como elepassou a ser aplicado em mecanismos de transporte de inúmeros materiais como sólidos e 
líquidos sendo utilizados materiais comuns e de fácil até materiais que requerem altas performances 
e durabilidades. Baseado em Leonardo da Vinci que desenhou uma versão do parafuso de 
Arquimedes onde a hélice foi substituída por tubos helicoidais dispostos em torno do eixo de um 
cilindro concluindo que vazão é maior que o parafuso de Arquimedes. Foi possível observar 
também a que a utilização deste método de transporte de matéria prima faz com que se ganhe um 
melhor desempenho em tempo e reduz a mão de obra aplicada caso fosse optado por outro método. 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL. Coleção Gênios da Ciência: Arquimedes, pioneiro da 
matemática. Nº 7. 98p. Edição Especial (2005). 
 
STRATHERN, Paul. Arquimedes e a alavanca em 90 minutos (coleção 90 minutos). Rio de 
Janeiro: Jorge Zahar Ed., 1998. 
 
FRAZÃO, Dilva; Biografia de Arquimedes. Disponível em: 
https://www.ebiografia.com/arquimedes/>. Acessado em 20/12/2021 
 
SICULUS, Diodorus (circa first century B.C.). Bibliotheke, i.34.2. Translation by Ivor Thomas in 
Greek mathematicalworks, Loeb Classical Library, Harvard University Press,Cambridge, Mass., 
1941. Apud Rorres (2000) 
 
MULLER, Gerald; Senior, J.; Simplified Theory of Archimedean Screws, Journal of Hydraulic 
Research, 47(5), 2009, pp.666-669.