trabalho - parafuso arquimedes

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FACULDADE UNIASSELVI CURSO: ENGENHARIA CIVIL
PARAFUSO DE ARQUIMEDES
Componente: Cristine Nice Alves e outros.
FACULDADE UNIASSELVI 2021
CRISTIANE NICE ALVES EDILENE SANTANA DE OLIVEIRA
JOÃO GABRIEL ZARA VARJÃO FAGUNDES MARCOS JHONE NERY DA SILVA MELQUI ZEDK NUNES PEREIRA
PARAFUSO DE ARQUIMEDES
Projeto apresentado à Universidade Uniasselvi, do curso de Engenharia Civil, como um dos requisitos para a obtenção de nota.
PARAFUSO DE ARQUIMEDES 2021
INTRODUÇÃO
O presente trabalho tem por objetivo descrever o funcionamento de um parafuso de Arquimedes com o exemplo de quando utilizado como turbina para produção de energia.
Serão apresentados ao longo do trabalho, uma breve descrição histórica da utilização deste dispositivo e da teoria de funcionamento da turbina baseada no parafuso de Arquimedes. Da mesma forma, é apresentada a descrição das etapas de construção do protótipo baseada no modelo proposto por Leonardo da Vinci. Por fim, são apresentados os resultados obtidos com a aplicação do protótipo para determinação da vazão de um fluido em elevação.
Alguns aspectos construtivos são discutidos na intenção de propor melhorias ao dispositivo e suas aplicações. Por fim, é apresenta a lista de referências utilizadas para elaboração deste trabalho.
PARAFUSO DE ARQUIMEDES
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 cresceu participando de reuniões entre filósofos promovidas pelo seu pai. Ele estudou na escola de Matemática de Alexandria considerado na época o centro intelectual do mundo grego (FRAZÃO, 2019). Desenvolveu uma série de trabalhos relacionados à geometria, em especial associado ao desenvolvimento das relações matemáticas para determinação das áreas da esfera do cilindro. Desenvolveu diversos projetos relacionados a aplicação de máquinas simples, como por exemplo as alavancas. Estudou as condições de equilíbrio de corpos apoiados, desenvolveu experimentos para determinação do centro de gravidade, estudou os fundamentos da hidrostática descrevendo a força exercida sobre um corpo quando ele é mergulhado em um líquido, chegando a ser considerado por muitos o “pai da física”. (TORRES,2008) Arquimedes teve muitas contribuições na área militar, desenvolvendo equipamentos que foram amplamente utilizados para defender a cidade de Siracusa. Estes registros são imprecisos e constam da obra do historiador grego Políbio (203 a.C.-120 a.C.), citado por Rorres (2000). 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.”
Parafuso de Arquimedes ou bomba de parafuso é uma máquina utilizada para transferir líquidos de um local mais baixo até um ponto mais elevado. Sua invenção é atribuída a Arquimedes. Esta máquina originalmente era constituída por um parafuso colocado dentro de um tubo cilíndrico oco. Pode ser vista como um plano inclinado
(outra máquina simples) envolvido por um cilindro. A extremidade mais baixa é colocada na água e o parafuso é rodado (antigamente por um moinho de vento ou mesmo manualmente, atualmente por um motor elétrico). À medida que a extremidade inferior do tubo roda, este arrasta um determinado volume de água, que, à medida que o veio roda, vai deslizando para cima ao longo do parafuso até sair pela extremidade superior do tubo.
O espaço entre o parafuso e o cilindro não tem que ser estanque, uma vez que a quantidade de água arrastada pelo tubo a cada volta é relativa à velocidade angular do parafuso. Além disso, a água em excesso na secção mais elevada do parafuso é vertida para a anterior e assim sucessivamente, atingindo-se um tipo de equilíbrio durante a utilização desta máquina, o que evita a perda de eficiência da mesma.
O parafuso não tem que obrigatoriamente girar dentro do cilindro, mas pode girar em conjunto com este desde que solidariamente. O espaço entre o parafuso e o cilindro pode ser vedado (por exemplo com uma resina) ou o mecanismo pode ser constituído por uma peça inteira de bronze, como supostamente era o caso na Babilónia.
Na antiguidade foram utilizados em sistemas de irrigação, pelos romanos, para retirar água de minas e mais tarde seriam utilizados pelos neerlandeses acoplados a moinhos de vento para drenar os pôlders. Podem também ser utilizados para bombeamento de lamas, betão e esgotos, uma vez que os sólidos não causam grandes problemas de funcionamento.
A partir da década de 1970, os Países Baixos aperfeiçoaram o parafuso de Arquimedes e este tipo de máquina hidráulica é muito utilizado atualmente em todo o mundo, sobretudo para grandes caudais e pequenas alturas (altura máxima de 5,0 m). Existem algumas bombas de parafuso de 6 m de altura funcionando na Avenida Atlântica, em Copacabana, no Rio de Janeiro, para bombear os esgotos da zona sul dentro do interceptor até o emissário submarino de Ipanema. Na Embasa, Empresa Baiana de Águas e Saneamento da Bahia, existem cinco bombas parafuso bombeando esgoto a uma altura de 10 m.
Quando se trata de inventores e inventos, o nome de Arquimedes aparece rapidamente especialmente para grandes invenções.
A Bomba Parafuso de Arquimedes
A bomba parafuso de Arquimedes foi talvez a invenção mais conhecida e frequentemente listada entre as grandes invenções antigas de Arquimedes. Ficou conhecido pela boa funcionalidade.
O rei Hieron II encomendou a Arquimedes projetar um navio de guerra naval enorme, o Syracusia. Era suposto ser o maior navio construído na antiguidade clássica. Uma vez que um navio desse tamanho vazava uma quantidade considerável de água através do casco, o parafuso de Arquimedes foi supostamente desenvolvido a fim de remover a água de esgoto.
O parafuso de Arquimedes era simples e elegante. Ele tinha uma lâmina em forma de parafuso rotativo no interior de um cilindro, podendo ser rodada manualmente.
O porque é que o parafuso de Arquimedes é listado como uma das maiores invenções que ele ainda está em uso atualmente para o bombeamento de líquidos e sólidos granulados como carvão e grãos, tanto no mundo industrializado e no terceiro mundo – onde é a maneira preferida para irrigar os campos agrícolas, sem bombas elétricas.
A Garra de Arquimedes
A Garra de Arquimedes foi um “navio shaker”. Foi relatado para ser usado para defender a cidade de Siracusa. A garra consistia de um guindaste de braços semelhantes a partir do qual ganchos de metal de luta foram suspensos.
O desenho aqui é rendição de um artista e não sabemos a aparência exata. A garra defende um porto, largando ganchos para um navio de ataque e, em seguida, sacudir violentamente o navio. Registros de muitas invenções de Arquimedes provavelmente foram perdidas quando a biblioteca de Alexandria foi queimada. Mas as contribuições de Arquimedes para invenções e matemática são surpreendentes. Entre as criações mais importantes a partir desse fato, está também a mais simples, que é o Parafuso de Arquimedes.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Trata-se de um grande parafuso (helicóide) que funciona de forma inclinada (plano inclinado) e gira movendo o fluido para a extremidade oposta do parafuso. Ele facilitava o trabalho no Egito transportando as águas do rio Nilo para os famosos diques de contenção. Podia ser movido por manivela, moinho ou com os pés (tipo bicicleta).
O Parafuso de Arquimedesteve inovações de Leonardo da Vinci concebeu um parafuso diferente em que a hélice foi substituída por um tubo helicoidal. Uma das principais vantagens do Parafuso de Arquimedes é o fato de não ser restrito a líquidos, mas também transporta sólidos e grãos. Esse mecanismo é utilizado ainda hoje para elevação de água, transporte de grãos, rochas de mineração, etc.
Esse foi um invento extremamente importante para o desenvolvimento de diversas civilizações, tanto que o Parafuso de Arquimedes estava estampado na moeda italiana ao lado do seu idealizador
Utilizaríamos na área externa elevando a água do nosso rio movimentando através do cata vento já existente e utilizando um sistema de engrenagens ou correias. Poderíamos elevar a água a um determinado nível, e em seguida utilizar em outro experimento apenas pela ação da gravidade.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Biografia de Arquimedes, Disponível em:<https://www.ebiografia.com/arqui medes/>. Acessado em 02/12/2021.
RORRES, Chris. (2000). The turn of the screw: Optimal design of the Archimedean screw. J.Hydr. Eng. 126(1), 72–80.
SICULUS, Diodorus (circa first century B.C.). Bibliotheke, i.34.2. Translation by Ivor Thomas in Greek mathematical works, Loeb Classical Library, Harvard University Press,Cambridge, Mass., 1941. Apud Rorres (2000).
TORRES, Assis André Koch, Arquimedes, o centro de gravidade e a lei da alavanca ,Apeiron, Montreal, 2008. 249 p.