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Acadêmicos: Rudieri dos Santos – Wilson L. Ferreira – Jhony R. Martins – José Josinaldo da Silva 
Tutor: Daniel Frederico 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (Engenharia mecânica ENM) –16/04/2019 
 
 
 
 
 
 
Acadêmicos: Jhony Martins 
Rudieri dos Santos 
Wilson L. Ferreira 
José Josinaldo da Silva 
 
Tutor: Daniel Frederico 
 
RESUMO 
 
Visando facilitar o processo de indústrias de grande porte que utilizam a queima de biomassa para 
gerar energia, consequentemente possui um sistema e silos de armazenamento e um conjunto de 
roscas transportadoras para transportar a biomassa até a caldeira, foi realizado análises e 
cálculos nesse trabalho que chegam a resultados de taxa de carga favorável para se operar uma 
rosca transportadora, aumentando sua eficiência sem paradas para manutenção corretiva, e 
também modificações permitidas em sua construção para aumentar consequentemente sua vida 
útil. A tecnologia dentro das indústrias, cada dia que passa, avança com ímpeto, porém além do 
fator humano, existem equipamentos, dispositivos que, por trabalhar num sistema rústico, e 
necessitar exercer alto esforço mecânico, não da muito espaço à tecnologia para substituir, mas a 
tecnologia pode ajudar a melhorar em vários fatores como, eficiência, robustez, capacidade e 
outros pontos. Por meio desses fatores iniciou-se uma série de pesquisas dentro dos segmentos que 
utilizam o mesmo equipamento, por sinal a maioria dos materiais voltados ao trabalho no campo, 
mas contendo dados fundamentais para realizar cálculos e obter resultados para o objetivo do 
trabalho, que é voltado para área de biomassa. Durante o desenvolvimento do trabalho, além de 
prescrever uma taxa de carga compatível com a dimensão do equipamento, ficou esclarecido o 
tema sobre revestimento, ou seja, a tecnologia interferindo de maneira positiva para solucionar 
mais um problema, que é o trabalho contínuo sofrendo atrito. 
 
Palavras-chave: Rosca transportadora, biomassa, dimensionamento, atrito, facilitar processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDAMENTOS PARA DIMENSIONAR O 
PARAFUSO DE ARQUIMEDES PARA 
PERFORMANCE EM GRANDES ESFORÇOS E 
ATRITO ELEVADO. 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 O parafuso de Arquimedes, ou como é chamada atualmente, rosca transportadora, é um 
dispositivo composto por um tubo, ou eixo central, com sistemas de acionamento em uma 
extremidade, geralmente por motor e redutor, e um mancal de apoio no lado oposto do 
acionamento. Em sua construção na superfície do tubo ou eixo, é fixado com solda um conjunto de 
helicoides que chegam à forma de uma rosca, no entanto, o seu espaçamento entre as cristas define 
a quantidade de material a ser transportado. Com a modernização e melhorias de alguns projetos, 
algumas roscas não possuem mancal de apoio no lado oposto, trabalha suspensa, acoplada apenas 
no motor e redutor de acionamento. As figuras abaixo, representam as roscas comuns com apoio 
nas extremidades, no entanto a representada na figura (b), é uma rosca transportadora móvel, 
também chamada de “chupim”. (Gehrke, A Gabriel UNIPAMPA) 
 
Figura 1 - Ilustração de roscas transportadoras helicoidais. (Fonte: Mário José Milman) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 A direção do material a ser transportado pode ser definida através do passo da rosca, sendo direito 
ou esquerdo. 
 
Figura 3 - Detalhamento do helicoide (Fonte: Mário José Milman) 
 
 Para melhor compreender o desenvolvimento do trabalho, como se trata de uma antiga invenção, 
porém muito aprimorada e ainda muito utilizada atualmente, é imprescindível conhecer parte da 
história desse engenho, e alguns princípios básicos de sua funcionalidade. 
 
1.1 BREVE HISTÓRIA DE ARQUIMEDES E SUA INVENÇÃO 
 
Em Siracusa, 
 Arquimedes, filho do astrônomo Phídias, quando era ainda jovem, visitou Alexandria e 
conviveu com vários cientistas da época. E por meio disso, quando voltou a sua terra natal, iniciou 
uma jornada ascendente em relação a pesquisas, matemática, engenhos de guerra, artifícios 
utilitários, então seu nome junto às criações, ficaram ligados e extremamente conhecidos na 
história das invenções. 
 O parafuso de Arquimedes é um mecanismo antigo, muito utilizado para transportar 
materiais de um nível a outro, dependendo da aplicação de mesmo nível, mas de um ponto a 
outro. Composto basicamente por uma rosca embutida em um tubo, com diversos tipos de 
acionamento. Utilizado até os dias de hoje, e em alguns casos o parafuso de Arquimedes ainda é 
essencial. Arquimedes viveu entre 287 e 212 A.C, portanto a invenção é atribuída a ele, mas 
possivelmente esse equipamento já foi utilizado pelos egípcios antes da sua invenção. 
 
1.2 CONCEITO BASICO DE FUNCIONALIDADE DO PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
 O parafuso de Arquimedes, utilizado em maior escala como sistema de transportador, porém 
existe várias outras utilizações definidas para esse equipamento, tais como: Geração de energia, 
dosagem de produtos, (em indústrias químicas e alimentícias.), separação de sólidos e líquidos, 
etc... 
 Neste trabalho será levado em consideração um transportador comum, porém deverá 
suportar grandes cargas, e sendo adicionado em seus helicoides um revestimento para suportar 
atrito elevado, posteriormente será detalhado as características de dureza e propriedades 
mecânicas do revestimento. 
 
 
 
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 
2.1 REVESTIMENTO 
 
 Com relação ao revestimento, segundo dados da empresa (RIJEZA METALURGIA) na geração 
de energia existem roscas que transportam o material a ser queimado até a caldeira. 
Normalmente os materiais queimados são carvão, casca de madeira (Pínus e eucalipto por 
exemplo), casca de arroz, madeira, fibra de cana, entre outros. Esses materiais geram desgaste por 
abrasão (atrito elevado) e desgaste por corrosão. O equipamento perde eficiência de transporte 
ocasionando quebras, falhas e necessita ser parado para manutenção. A elevada dureza dos 
revestimentos contra desgastes aplicados suporta maior atrito entre a superfície e o material 
transportado. O resultado é o aumento de vida útil superior a 200%, maior eficiência do 
equipamento e redução de custos de manutenção. 
 Avançando no estudo sobre revestimentos para melhorar a performance no equipamento, 
quando aplicado em atrito elevado, e com base no estudo já realizado na UNIPAMPA, visando 
melhorias no sistema de transportador por rosca, e a diminuição de manutenção corretiva, o estudo 
em pauta, descreve uma análise dos helicoides do equipamento com uma camada de revestimento 
cerâmico. (Gehrke, A. Gabriel. UNIPAMPA). 
 
 
2.2 DIMENSIONAMENTO 
 
 Juarez de Sousa e Silva (MANUSEIO DE GRÃOS CAP12 – 2002) Define o 
dimensionamento da rosca transportadora basicamente em estimar a capacidade do transportador, 
relacionado ao tipo de produto, e a taxa de carga. As cargas podem variar de 45% que é destinada a 
grãos, ou 35% indicada para trabalhar com produtos abrasivos, e quando falamos de materiais 
pesados, úmidos, fibrosos, a carga não deve ultrapassar os 15%, portanto o autor não abordou 
estudo relacionado ao revestimento para suportar atrito. posteriormente será especificado a equação 
que permite dimensionar um transportador relacionado a capacidade.5 
 
 
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3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
 Esse trabalho foi desenvolvido em busca de obter um bom resultado na performance de uma 
rosca transportadora dimensionada para suportar grandes esforços transportando carga em maior 
porcentagem, e sofrendo atrito elevado. Inicialmente buscamos entender conceitos básicos na 
funcionalidade desse equipamento, seus componentes, e o que poderá ser dimensionado, revestido 
para aumentar sua eficiência e vida útil. Assim foi conduzido as pesquisas a partir dos conceitos 
básicos aos cálculos de dimensionamentos e busca por revestimentos de alta qualidade. 
 Anteriormente foi relatado algumas informações relacionadas as porcentagens de cargas 
direcionadas a diferentes tipos de materiais conforme Juarez de Sousa e Silva (MANUSEIO DE 
GRÃOS CAP12 – 2002), então prosseguimos de como por exemplo pode se chegar a conclusão de 
que uma rosca transportadora atuando em um silo de grãos pode trabalhar com 45% de taxa de 
carga. 
Dada a equação: 
Q = 4,71x10^-5 (D^2 – d^2). p. N 
 
 Onde: 
 
Q = capacidade de transporte, m3.h^-1; 
 D = diâmetro do helicoide, cm; 
 d = diâmetro do eixo do helicoide, cm; 
 p = passo do helicoide, cm; e 
 N =número de rotações do eixo do helicoide, rpm. 
 
 
 
 
 
 
 
Fatores de carga para os transportadores helicoidais 
 
 
 
 A capacidade do transportador se dará em função do diâmetro do eixo ou tubo, diâmetro do 
helicoide, velocidade periférica do mesmo, e levado em consideração o diâmetro máximo da 
partícula a ser transportada, permitirá a estimativa do diâmetro mínimo do transportador. Sendo 
assim, o tamanho, a densidade, a fluidez, a abrasividade do material a ser transportado irá interferir 
na velocidade do transportador, será necessário para obtenção dos resultados consultar as tabelas a 
seguir, que especifica os valores de algumas propriedades relevantes de vários materiais. 
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 Dado a equação abaixo, relacionando as duas tabelas, obtém-se a máxima rotação permitida 
para um determinado produto e diâmetro do transportador. 
 
 
 
 
 
 
 
M^3.h^-1 req. = (ton.h^-1) / (ton.m^3) 
rpm req. = (m^3.h^1) / (m^3.h^-1.rpm^-1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Para obter uma determinada potência (potência requerida), é função da capacidade, do 
comprimento, do sistema em que a rosca é apoiada e do produto a ser transportado. A seguir a 
equação para se obter a potência requerida: 
 
P = 2,22x10-4 (Q.Me.L. Fm) eq.3 
 
 
 Onde: 
 
 
P = potência requerida do transportador, cv; 
Q = capacidade do transportador, m3.min-1; 
Me = massa específica do material, kg.m-3; 
L = comprimento total do transportador, m; e 
Fm = fator de potência (depende do material), dimensional. 
 
Para certificar o trabalho contínuo, mesmo em uma eventual sobrecarga, quando a potência chega a 
um valor menor que 5cv, deve aumentar a potência calculando de acordo com a tabela a seguir: 
 
 
 Então relacionado as informações anteriores, chegamos à conclusão que, para utilizar, ou 
modificar uma rosca transportadora, será necessário conhecer: 
 O fluxo de material desejado ou necessário. 
 Distâncias horizontais e verticais, no caso de silos. 
 Ângulo de inclinação aproximado 
 Comprimento do transportador requerido 
 Rpm da rosca 
 Dimensões do helicoide 
 Diâmetro do eixo de acionamento, relacionado ao seu sistema, seja acoplado em redutor ou 
polia motora. 
 Especificação do motor e redutor, e se for adicionado polia no acionamento, necessário 
determinar o diâmetro da polia. 
 Comprimento da seção exposta da rosca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Dados todas informações acima, como cálculos, tabelas referentes ao trabalho de 
(MANUSEIO DE GRÃOS CAP12 – 2002), podemos iniciar o dimensionamento de uma 
rosca, no transporte de cavacos, porém para se começar a calcular, conforme a tabela 1, 
precisaríamos da massa específica do cavaco de madeira (pínus), que segundo a (INCOBIO 
– SC) possui a densidade média, que coincide com a massa especifica de 360kg/m³. Com a 
verificação dos mesmos dados da tabela 1, podemos afirmar seu fator de potência em 0,4. 
No entanto será utilizado a informação contida em um projeto mecânico do silo de biomassa 
de uma empresa que fabrica celulose, consta em seus dados que a densidade da biomassa, é 
de aproximadamente 0,25.10^-4 t/m³, e a capacidade total de operação é de 115 m³/h. Mas 
como chegar a esse valor e conferir se o dimensionamento está correto e compatível com a 
necessidade? Aplicando a fórmula abaixo: 
 
 
 Comprimento da rosca: 10,485mm 
 Comprimento total: 11,059mm 
 Diâmetro do helicoide: 600mm 
 Diâmetro do eixo: 300 
 RPM mìn (Redutor): 20HZ e máxima de 60HZ 
 Passo da rosca (média): 510,8mm 
 Potência: 9,2KW 
 Rpm da rosca: 33 Rpm 
 
Para se calcular, deve se converter as medidas referentes aos diâmetros e do passo do helicoide; de mm 
para cm. 
 
Q = 0,25.10^-4 (D^2 – d^2) x p x N 
Q=0,25.10^-4 x (60²-30²) x p x N 
Q=0,25.10^-4 x 2700 x 51,8 x 33 
Q= 115,3 m³/h 
 
 Sendo assim, o resultado obtido, aproximou-se da capacidade de carga dada pelo projeto da 
rosca transportadora, ou seja, se formos aplicar o procedimento de operar a rosca transportadora 
dentro dos 45% de carga, basta calcular dentro dos 115m³/h, será possível obter melhor 
desempenho e vida útil do equipamento, um processo contínuo, eficiente, e sem pausas para 
manutenção corretiva. E a partir dos dados obtidos, com base na estrutura existente para se instalar 
esse equipamento, e com as formulas prescritas acima, é só substituir os dados referentes aos 
materiais desejados, com alta ou baixa densidade, que geram atrito ou não causam muito desgaste 
no material de construção, com base nestes dados, se consegue dimensionar uma rosca 
transportadora para as mais diversificadas finalidades e com alta ou baixa taxa de carga. 
 
 
 
 
 
 
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3.1 REVESTIMENTOS 
 
 Quando uma rosca transportadora está em operação, o equipamento sofre alguns esforços em 
sua estrutura, nas ponteiras, devido ao peso do próprio equipamento e do produto, por isso deve ser 
bem dimensionado, no sistema de acionamento, devido o esforço relacionado a taxa de carga, por 
isso o motor e o redutor deve ser compatível com a taxa de carga, tudo isso pode ser dimensionado 
e modificado de acordo com a necessidade, e para obter valores e facilitar o dimensionamento 
dessas partes, foi mostrado vários cálculos acima. Mas falando do helicoide da rosca, em sua 
estrutura, não temos nenhum esforço que poderia causar uma possível danificação na direção da 
chapa que compõe o helicoide, pelo fato do esforço ser longitudinal no sentido da rosca, e não 
forçandosobre ela, fazendo que permaneça geralmente os 90° na sua fixação em relação ao seu 
eixo. 
 No entanto, quando o produto é transportado por ela, independente do seu material de 
construção e se o produto irá gerar atrito ou não, o helicoide sofre um certo desgaste na sua 
superfície, e para impedir um desgaste prematuro, muitas empresas se especializaram em vários 
tipos de revestimentos, sejam eles, cerâmicos, metalizados por injeção ou por processo de 
soldagem, e é esse fator que será abordado agora, para complementar o dimensionamento de uma 
rosca transportadora poderá suportar alta taxa de carga, e atrito elevado. Por se tratar de um 
equipamento muito relevante em empresas de papel e celulose, pela sua função de transferir 
cavacos (reclaimer) do preparo de madeira ao processo, ou de transferir biomassa para a caldeira, 
deve se em primeiro caso adequar o equipamento ao local de instalação, e geralmente isso é feito 
após muitas horas de trabalho, e quando baixa a produtividade por desgaste, aí então é estimado 
uma manutenção que acaba ficando com alto custo, por que geralmente a empresa fornece o 
equipamento, e o cliente não possui qualificação, informações e recursos para realizar certas 
recuperações, como o tema citado que é o revestimento. 
 Segundo (Carlos F.R de Oliveira em 30/06/14), o revestimento com AN3965 através do 
CASTOLAB SERVICE, é muito cotado nas empresas atuais para realizar recuperação nesse 
sistema de transportador, devido o custo benefício por fazer a recuperação e revestimento duro com 
mesmo arame de solda, rapidez no processo, e ocupa maior área possível para resistir abrasão, pode 
ser realizado o trabalho no local do equipamento, ou em uma service especializada. 
 
 
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Fonte imagens: Castolin Eutectic 
 
 
 Outro método eficiente segundo (Carlos D Becker 21/03/2016), esse mais específico para 
rosca do reclaimer, pois trata se de revestimento na crista, e na face do helicoide, é o revestimento 
com ELASTODUR 7888 T na crista da rosca, e na face do helicoide com AN4601 HARD 1,6mm. 
Realizado através do processo ENDOTEC (brasagem por chama). 
 
 
 
 
 
Detalhe do material de revestimento aplicado. Fonte: Castolin Eutectic. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Através de todas as pesquisas, temas abordados acima, em busca de mais uma melhoria 
nesse equipamento que é essencial em industrias de segmentos variados, foi obtido vários 
resultados, que quando estiver em projeto, poderá se adequar um sistema de transportador, para a 
operação desejada, tendo todos cálculos de dimensionamentos a disposição, tabelas de valores 
específicos de vários produtos diferentes, que serão fundamentais para resolução dos cálculos, como 
foi exemplificado o cálculo para taxa de carga de uma rosca num silo de biomassa onde a densidade 
da mesma é de 0,25g/cm³, ficou esclarecido que conforme o passo do helicoide (distância entre as 
cristas), diâmetro do helicoide, diâmetro do eixo, rotação, interferem na taxa de carga. Então se não 
tiver os dados, fica simples de se conseguir, através das pesquisas demonstrada em materiais e 
métodos. 
Pode-se dizer que o revestimento é a parte principal desse trabalho, pois condiz com a maior 
relevância no fator de vida útil do equipamento, como os revestimentos visto acima, o trabalho 
realizado pela fonte dos dados, chegaram a resultados comprovados pelos clientes como por 
exemplo; 
O revestimento com AN3965, aumentou a vida útil de uma rosca transportadora numa 
proporção de 365 dias para 450 dias, esse foi o resultado obtido com o revestimento de arame 
tubular AN3965, segundo (Carlos F.R de Oliveira em 30/06/14) 
 Outro resultado, ainda mais relevante, que acaba sendo mais cotado por indústrias que usam 
esse equipamento, foi o processo de ENDOTEC (brasagem por chama), aplicando ELASTODUR 
7888 T na crista da rosca, e na face do helicoide aplicando AN4601 HARD 1,6mm, que resultou 
numa vida útil do equipamento numa relevante proporção de 300%, onde trabalhava estável 12 
meses antes da corretiva, e depois do processo obteve performance de 48 meses. 
 Importante atentar ao detalhe referente ao revestimento, que quando dimensionar o 
equipamento, ao construir os helicoides, estudar sobre o material a utilizar, pois existe tipos de 
materiais que não irão aceitar a aplicação dos revestimentos, ou somente será permitido por algum 
processo específico, onde o custo será elevado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. CONCLUSÃO 
 
 Esse trabalho, teve por objetivo, fundamentar sequências, etapas, procedimentos, para 
dimensionar uma rosca transportadora, dado a sua relevância nos processos de fabricação de vários 
tipos de produto, seja no setor industrial exemplificando papel e celulose, mineração, ou também no 
campo, nos sistemas de colheita, silos de grãos, etc... trabalhando em fatores de alta taxa de carga e 
atrito elevado. Foi especificado etapas a seguir, para se chegar as medidas de projeto para se 
construir o conjunto de uma rosca, o eixo, o helicoide, as ponteiras, sistemas de apoio e 
acionamento, foi disponibilizado tabelas com valores específicos, de massa especifica, até de 
fatores de potência para se calcular a potência do motor e redutor para acionar o equipamento, 
posteriormente foi exemplificado os tipos de revestimentos para o helicoide, cristas, para suportar o 
atrito. Com todos os dados estudados, conclui-se que é possível dimensionar um equipamento 
transportador de acordo com a necessidade. 
 Neste caso, em trabalhos e pesquisas futuras, será aprofundado estudos relacionados a alguns 
temas como, revestimento cerâmicos por pastilhas, onde é aplicado na face dos helicoides e 
suportam um alto valor de atrito. Também não dito antes mais não menos importante, um dos 
principais conceitos a obedecer na construção do equipamento trata-se do enraizamento de solda 
entre os helicoides e o eixo, deve ser altamente qualificado para realizar esse trabalho, e nas 
pesquisas e estudos futuros relacionados a pesquisa atual, será aprofundado no processo de 
soldagem dos componentes da rosca transportadora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
GEHRKE, A Gabriel UNIPAMPA, revestimento de roscas helicoidais agrícolas, Alegrete RS 
2017. 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, Ciência e Tecnologia do Pará. Anais do XI Encontro Nacional 
de Educação Matemática – ISSN 2178-034X Curitiba, PR 2013 
 
LACERDA FILHO, A. F.; SILVA, J. S. & AFONSO, A. D.L. Transportadores de 
grãos. In: Pré-processamento de produtos agrícolas, Juiz de Fora, Instituto 
Maria, 1995. 509p 
 
GIUDICE, P.M.del; HARA, T; PINHEIRO FILHO, J.B.; COELHO, D.T. & 
AZEVEDO, J.M.P. Manuseio, secagem e armazenamento de café, Viçosa- 
MG, UFV, 1972, 272p. 
 
 
RIJEZA METALURGIA (setor de revestimentos) Curitiba PR. 
SILVA, S. Juarez (MANUSEIO DE GRÃOS CAP12 – 2002)