PAPER PARAFUSO DE ARQUIMEDES

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O PARAFUSO DE ARQUIMEDES
Gabriela Taína Schmitz¹ 
Jenifer Wiest Soares¹
Jonathan dos Santos¹
 José Borba¹
Rossi Albuquerque Gonçalves Lopes¹
Matheus Mendes da Silva de Assis²
INTRODUÇÃO	
O presente trabalho trata-se de uma pesquisa bibliográfica com o intuito de apresentar a história do Parafuso de Arquimedes, assim como a importância desta invenção para a humanidade e sua utilização. Será demonstrado em prática a teoria baseada no Parafuso de Arquimedes, e a descrição das etapas de construção do protótipo com base no modelo de Leonardo da Vinci. 
Serão mostrados os resultados obtidos pela aplicação do protótipo para determinar a vazão de um fluxo ascendente. Por fim, é apresentada uma lista das fontes utilizadas para desenvolver este trabalho.
PARAFUSO DE ARQUIMEDES
O parafuso de Arquimedes é um mecanismo bastante antigo, que vem sendo utilizado desde as mais remotas civilizações como dispositivo para transportar diversos tipos de materiais de um nível para outro, ou mesmo horizontalmente. [01]
Trata-se simplesmente de uma rosca embutida em um tubo. Mergulhando-se uma de suas extremidades no material a ser transportado, e girando-se o conjunto, o material entra pela rosca e vai subindo ao longo do eixo, até transbordar na parte superior.
Embora sua invenção tenha sido sempre atribuída ao filósofo e matemático grego Arquimedes, que viveu entre 287 e 212 a.C. É bem possível que este dispositivo já fosse conhecido pelos egípcios antes desta época. 
“Ao longo da História da Europa utilizaram-se máquinas elevatórias de água, entre as quais a picota (ou cegonha), o sarilho, a nora, a azenha, a bomba de Ctesibius, o parafuso de Arquimedes e o carneiro hidráulico. No entanto, esta última é considerada uma máquina de elevação de água dos tempos modernos” (RIBEIRO, 2014 GONÇALVES 2015, p.47).
 Todo corpo mergulhado total ou parcial 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. 
Figura 01
 Fonte: https://www.geocities.ws/saladefisica7/funciona/arquimedes30.jpg
Segundo alguns relatos históricos, há registros que descrevem este aparelho no século VII a.C., criado pelo rei da Assíria (705 a.C. – 681 a.C.), que era utiliza do em irrigação de jardins suspensos da Nínive e Babilônia. No ano 236 a.C., a invenção do para fuso de Arquimedes foi atribuída ao Físico, Matemático Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.). 	
 	Leonardo da Vinci (1452 - 1519) idealizou um parafuso semelhante ao de Arquimedes, onde a hélice foi substituída por um tubo contínuo disposto em torno do eixo central. [02]
 Figura 02
 Fonte: https://www.geocities.ws/saladefisica7/funciona/arquimedes60.jpg
Além do transporte da água, o princípio do parafuso de Arquimedes passou a ser aplicado em mecanismos de transporte de inúmeros outros materiais, transformando-se no mais tradicional processo de elevação de grãos.
A extremidade mais baixa do parafuso é colocada na água e o parafuso é girado, antes feito por um moinho de vento ou manualmente, atualmente impulsionado por um motor elétrico. Conforme a extremidade inferior gira, um determinado volume de água ou grão é arrastado e conduzido ao longo do processo até sair na extremidade superior do tubo. (PEREIRA: MATOS, 2016).
Mostrou grande utilidade na remoção de terra durante as operações de escavação, e, em menor escala, é utilizado para levar os alimentos até o triturador nas máquinas de moer.
De acordo com Motta (1982) “Os parafusos de Arquimedes também podem ser instalados em infraestruturas subterrâneas”.
 
MATERIAIS 
Na construção do projeto foram utilizados os seguintes materiais:
- Mangueira transparente de 2 m com diâmetro de 5/16 de polegada;
- Cabo de madeira de 63 cm com 40 mm de diâmetro;
- Suportes de madeira 47x13 cm, 30x10 cm, 16x13 cm; 
- Manivela de madeira: 12x3 cm, 3x3 cm;
- Recipientes de plástico com 18x12x6 cm e 20x14x4 cm;
- Pedaço de corda de 9 cm por 3 cm de circunferência;
- Parafusadeira;
- Formão chanfrado;
- Esquadro;
- Martelo;
- Trena;
- Fita dupla face;
- 7 parafusos;
- 6 pregos;
MÉTODO DE MONTAGEM
O protótipo foi construído baseado no modelo proposto por Leonardo da Vinci. As hélices ou fusos foram substituídas por tubos helicoidais dispostos sobre o eixo do parafuso [02]. 
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. 
No projeto prático elaborado para apresentação deste paper, foi primeiramente construído o parafuso, enrolando uma mangueira dupla a um cabo de madeira fixando as duas extremidades com pregos ‘U’. Um prego foi posicionado na extremidade inferior do cabo de madeira para servir como ponto de apoio, conforme ilustra a Figura 03.
 Figura 03 – Montagem do Parafuso de Arquimedes
 Fonte: Autor (2023)
Na sequência, foi construído uma base de madeira em forma de L [04], desta forma, quando o cabo de madeira foi fixado sobre a base, formou-se um ângulo de inclinação ascendente de 25,31º [05]. 
Na madeira vertical que forma a base foi colocado um suporte central para apoio do recipiente plástico, da mesma forma na extremidade do cabo de madeira foi adequado um segundo recipiente.
 Figura 04 Figura 05
 
 Fonte: Autor (2023) Fonte: Autor (2023)
Como ilustra a Figura 06, o recipiente plástico maior foi preenchido com um volume de aproximadamente 700 ml de água. 
Na parte superior do eixo foi realizado um recorte na madeira vertical para apoio do cabo de madeira e utilizado um pedaço de corda para estabilizar o movimento. [07]
 	A rotação do eixo foi realizada de forma manual, procurando manter uma frequência de rotação constante da ordem de 12 voltas a cada 10 s. 
As medidas de vazão foram realizadas em intervalos de tempo de 60 segundos. Para cada intervalo de tempo foi medida a quantidade de água transportada pelo parafuso para o recipiente de coleta na base superior central.
 Figura 06 Figura 07
 
 
 Fonte: Autor (2023) Fonte: Autor (2023)
Para a medida do líquido do volume transportado foi utilizado um recipiente graduado. [08]
 
 Figura 08
 Fonte: Autor (2023)
E os resultados obtidos para as medidas de volume transportado são apresentados na Tabela 1.
 Tabela 01 – Medidas de vazão realizadas no experimento
 Fonte: Autor (2023)
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Por fim, conclui-se que embora o parafuso de Arquimedes seja uma tecnologia muito antiga, ele ainda é de grande valia nos dias de hoje, pois, ao longo da história, a bomba de parafuso evoluiu muito, com a alteração da força motora manual, para a mecânica utilizando de cata-ventos ou rodas d’água, até motores modernos.O modelo construído para demonstrar princípios de funcionamento do parafuso de Arquimedes, demonstrou-se funcional e com resultados satisfatórios.
Ela possui um design simples, estrutura aberta e baixa velocidade de rotação fazem dela uma bomba de serviço pesado com desgaste mínimo que funciona por anos sem problemas. (Spaans Babcock, 2018). 
Requer de espaço, na horizontal para instalação. Assim sendo, será limitado pela distância que separa os pontos de elevação. (RODRIGUES, 2001 apud GONÇALVES, 2015, p. 53).
O PARAFUSO DE ARQUIMEDES
ReferênciasAnotar
REFERÊNCIAS
GONÇALVES, Nádia Rute Vaz. Arejamento colateral de águas residuais em sistemas de elevação por parafusos de Arquimedes. 2015. Tese de Doutorado.
PEREIRA, Edmilson; BELÉM, IFPA-Campus; DE MATOS, Fernando Cardoso. PARAFUSO DE ARQUIMEDES E AS RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS DO TRIÂNGULO RETÂNGULO. Disponível em: https://www.sbem.com.br/enem2016/anais/pdf/7319_3852_ID.pdf. Acesso em 15/06/2023
GALILEI, Galileu. As Mecânicas. scientiæ zudia, São Paulo, v. 6, n. 4, p. 607-38.
GEOCITIES. Parafuso de Arquimedes. Disponível em: >https://www.geocities.ws/saladefisica7/funciona/arquimedes.html<. Acesso em: 15/06/2023.
SPANS, Babcock. Vantagens da bomba parafuso. Disponível em: >http://www.spaansbabcock.com/products/screw-pumps/advantages-of-screw-pumps/<. 
Acesso: 15/06/2023
1. Acadêmico do Curso de Engenharia de Produção
2. Nome do Professor tutor externo
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI (FLC14398ENG) – Prática do Módulo III- 26/06/23
	
	
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