PAPER SEMINÁRIO PARAF DE ARQUIMEDES - MONIQUE GOMES FINAL

Prévia do material em texto

1 Nome dos acadêmicos 
2 Nome do Professor tutor externo 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (Código da Turma) – Prática do Módulo I - dd/mm/aa 
 
 
 
Monique Gomes da Silva(s)¹ 
Insira aqui o nome do Tutor Externo² 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Nasceu em Siracusa, na Sicília em 287a.C., e foi educado em Alexandria, no Egito. No campo da 
Física, Arquimedes fez a maior de suas descobertas, o princípio do empuxo, no entanto seus 
trabalhos são extensos, apresentando contribuições não só na área da física, como também na 
matemática e engenharia. Arquimedes construiu engenhosas invenções que se tornaram muito 
populares em sua cidade. Uma das invenções mais populares ficou conhecida como o parafuso de 
Arquimedes. Esse dispositivo foi muito utilizado nas irrigações, não só em Siracusa, mas também 
em outras cidades, para elevar a água de um lugar para outro. 
 
O parafuso de Arquimedes, mais conhecido na atualidade como rosca transportadora ou ainda 
rosca sem fim, é um mecanismo helicoidal utilizado no transporte de diversos tipos de produtos 
diferentes. Inicialmente, quando o matemático Arquimedes projetou este elemento, a intenção era 
realizar o carregamento de água, contudo, com o avanço e aprimoração do equipamento, diversos 
outros produtos passaram a ser utilizados. Na antiguidade, sistemas de irrigação foram construídos 
pela civilização romana utilizando o princípio apresentado. Utilizavam-se do parafuso de 
Arquimedes para remover água de minas. Mais tarde a população holandesa passou a acoplar as 
roscas à moinhos de vento para realizar a drenagem de pôlders (porção de terreno baixo e alagado). 
Além disso, outra aplicação comum era para o bombeamento de esgoto e lama (FERNÁNDEZ, 
2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MONTANDO O SISTEMA DO PARAFUSO DE 
ARQUIMEDES AUTOMÁTICO 
A partir da década de 70 os europeus aperfeiçoaram ainda 
mais a máquina apresentada, provocando ainda mais avanço 
e popularização. É um equipamento extremamente versátil 
em questão de tamanho, podendo ter muitos metros, além 
disso, é possível ser projetado de forma angular e carregar 
diversos elementos líquidos e/ou sólidos. 
(FERNÁNDEZ, 2015). 
2 
 
 
 
1.1. OBJETIVOS 
 
• Documentar todos os procedimentos para a criação do protótipo do Parafuso de 
Arquimedes. 
• Realizar o procedimento de construção do protótipo de forma documentada, fotografada 
e/ou filmada, levando em consideração todos os parâmetros necessários para a avaliação, 
descrever a trajetória e comportamento do protótipo. 
• Realizar a modelagem e produção do protótipo de parafuso de arquimedes utilizando a 
impressora 3D ou cortadeira a laser do Espaço Maker. 
• Elaborar uma tabela que correlacionem os dados do protótipo e sua eficiência de transporte, 
constando peso, vazão do fluido (l/min), vazão de grãos (l/min) e desnível (cm). 
 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
A rosca transportadora é um grande parafuso helicoidal que funciona com seu giro em torno do 
próprio eixo. O giro das hélices helicoidais provoca a movimentação do fluido/matéria de uma 
extremidade a outra. A Figura 1 a seguir apresenta um exemplo de uma rosca transportadora. 
 
 
Quando tratamos do transporte de sólidos, as roscas transportadoras são amplamente utilizadas, 
principalmente quando o sólido em questão é um material granular, seco ou com pouca umidade. 
Portanto, muito utilizado na indústria agrícola, química, plástica, petroquímica entre outras. 
3 
 
 
 
A movimentação das roscas transportadoras na antiguidade acontecia com o auxílio de 
mecanismos como manivelas, moinhos ou mesmo com o auxílio dos pés em sistemas semelhantes 
a bicicletas. Contudo, atualmente, a movimentação acontece de forma muito mais eficiente e 
envolve diversos elementos de máquinas, como por exemplo, correias e polias. Os elementos 
mecânicos podem provocar a movimentação de máquinas em velocidades extremamente altas, 
contudo, para evitar que o material que está sendo carregado escape pelas hélices, normalmente sua 
velocidade não é tão é extravagante (SILVA, 2005). 
 
Uma grande vantagem deste equipamento é que pode ser aplicado com inclinações, pode possuir 
comprimentos grandes e sua hélice pode possuir diferentes tamanhos de acordo com o produto a 
ser carregado (SILVA, 2005). 
 
Uma vez que estamos falando dos elementos de máquinas que compõem as roscas transportadores, 
observe a Figura 2 abaixo. 
 
 
Observe que a figura 2 apresenta diversos elementos. No destaque “B” podemos observar um eixo, 
um parafuso e uma porca. Neste caso, o eixo é considerado um elemento de transmissão de 
potência enquanto o parafuso e porca são elementos de fixação. Temos ainda no destaque “D” um 
mancal, classificado como elemento de apoio. Os elementos de máquinas são fundamentais para a 
4 
 
 
 
construção de um Parafuso de Arquimedes. Com base nas informações apresentadas, a seguir 
iremos discutir algumas das principais classificações dos elementos de máquinas. 
 
2.1. ELEMENTOS DE FIXAÇÃO 
 
Os elementos de fixação podem ser classificados em permanentes e móveis. Os permanentes são 
caracterizados pela destruição da união após sua retirada, e os mais comuns são solda e rebite. 
Já os elementos móveis podem ser retirados a qualquer momento sem a destruição da peça ou da 
união, e os mais comuns são: parafusos, porcas, arruelas, pinos, chavetas, estrias, cavilhas, entre 
outros. 
O parafuso é o elemento de fixação mais popular e pode ser encontrado em algumas das situações 
a seguir, conforme Melconian (2015): 
 
• Fixação para junções desmontáveis; 
• Tensores, para aplicar tensões; 
• Obturadores, para fechar orifícios; 
• Ajustadores, para eliminar folgas ou compensar desgastes; 
• Parafusos micrométricos, para deslocamentos bem pequenos 
• (micrômetro); 
• Parafusos de prensas e morsas, para prender peças; 
• Parafusos de movimento retilíneo ou rotativo; 
• Parafusos para pequenos deslocamentos por meio de roscas grossas. 
 
 
2.2. ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA 
 
Os elementos de transmissão de potência, como o próprio nome sugere, são utilizados na 
transmissão de movimento e torque. Podemos citar como exemplo as correias, correntes, 
engrenagens e polias. Normalmente as correias trabalham em conjunto com as polias, enquanto as 
correntes trabalham em conjunto com rodas dentadas (MOTT, 2015). São elementos que devem 
ser dimensionados com cuidado e atenção, pois não são baratos. Além disso, um defeito nos 
elementos citados pode provocar a parada de um setor inteiro. 
 
2.3. ELEMENTOS ELÁSTICOS 
 
Os elementos elásticos são representados pelas molas. Elas têm a função de armazenar energia e 
5 
 
 
 
absorver ou amortecer choques e vibrações (FRANCESCHI; ANTONELLO, 2014). Uma breve 
definição destes elementos, é que, em suam, este elemento fornece a movimentação dentro do seu 
limite de deformação elástica Melconian (2015). 
As molas podem ser de compressão, de tração ou de torção. As molas de compressão possuem 
espiras e quando comprimidas, o espaço entre elas fica reduzido. As molas de tração, além das 
espiras, têm olhais para que possam exercer sua função, ou seja, para que possam ser esticadas 
(tracionadas). Já as molas de torção, além das espiras, têm braços de alavanca, pois, por meio 
deles, é possível a aplicação da torção. 
 
2.4. ELEMENTOS DE APOIO 
 
Os elementos de apoio são essenciais em sistemas que utilizam rodas e eixos e têm a função de 
reduzir o atrito entre os componentes. Os elementos de apoio são constituídos pelas guias, buchas e 
pelos mancais. Os mancais servem de suporte para os eixos, podendo ser mancais de deslizamento 
ou mancais de rolamento. Na Figura 2 apresentada anteriormente há dois tipos de mancais, 
representado pela letra “C” e pela letra “D”. É um elemento extremamente importante para as 
roscas transportadoras pois permitem uma rotação mais suavee com menos atrito, além de ajudar a 
manter o cilindro sempre no eixo. 
 
2.5. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.5.1. MATERIAIS 
 
• 2 Eixos (1” C=250 mm); 
• 2 Polias (1 V D=100 mm); 
• 2 Polias (1 V D=200 mm); 
• 4 Mancais (SNA506); 
• Arruelas; 
• Correias (A20 -50-100); 
• Eixo Cardan; 
• Motor elétrico (380 V 60 Hz 0,5 Cv); 
• Parafuso de Arquimedes; 
• Parafusos; 
• Porcas. 
 
2.5.2. MÉTODOS 
 
6 
 
 
 
2.5.2.1. SEGURANÇA DO EXPERIMENTO 
 
Coloque os equipamentos de proteção individual localizados no “Armário de EPIs”. 
 
2.5.2.2. POSICIONANDO O MOTOR E POLIA 
 
Posicione o motor na base indicada. Fixe o motor utilizando parafusos, porcas e arruelas, posicione 
a polia de diâmetro de 100 mm próxima aos mancais no motor, e trave a polia com parafusos. 
 
2.5.2.3. POSICIONANDO O PRIMEIRO CONJUNTO DE MANCAIS E EIXO 
 
Posicione os mancais que estão na frente na base indicada. Posicione o eixo de 1” da esquerda nos 
mancais e fixe os mancais com parafusos porcas e arruelas. 
 
2.5.2.4. POSICIONANDO AS POLIAS DO PRIMEIRO CONJUNTO 
 
Posicione as chavetas no primeiro eixo. Posicione a polia da esquerda de diâmetro de 200 mm no 
primeiro eixo e a trave com anel elástico. Posicione a polia de diâmetro de 100 mm no primeiro 
eixo e a trave com anel elástico. 
 
2.5.2.5. POSICIONANDO O SEGUNDO CONJUNTO DE MANCAIS E EIXO 
 
Posicione os mancais na base indicada. Posicione o eixo de 1” nos mancais e fixe os mancais com 
parafusos porcas e arruelas. 
 
2.5.2.6. POSICIONANDO A POLIA DO SEGUNDO CONJUNTO 
 
Posicione as chavetas no segundo eixo. Posicione a polia de diâmetro de 200 mm no segundo eixo 
e a trave com anel elástico 
 
2.5.2.7. POSICIONANDO O EIXO CARDAN 
 
Posicione o eixo Cardan no segundo eixo e trave o eixo com um parafuso. 
 
7 
 
 
 
2.5.2.8. POSICIONANDO O PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
Posicione a chaveta no eixo Cardan e posicione o parafuso de Arquimedes no eixo Cardan. 
Posicione as correias nas polias. 
 
2.5.2.9. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
1. Qual a relevância do eixo Cardan na transmissão do movimento? 
 
2. Qual a principal função do parafuso de Arquimedes? 
 
 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 
Qual a relevância do eixo Cardan na transmissão do movimento? 
 
O eixo Cardan é um componente mecânico que permite a transmissão de torque entre dois eixos 
que não estão alinhados. Ele transmite o torque para as hélices helicoidais transportarem a água. 
 
2. Qual a principal função do parafuso de Arquimedes? 
 
O parafuso de Arquimedes é um dispositivo mecânico que tem como principal função elevar 
água de um nível inferior para um superior. Ele consiste em um tubo circular envolvendo uma 
hélice e inclinado em um ângulo de cerca de 45 graus com a horizontal. Desse modo, sua 
extremidade inferior fica mergulhada na água e a rotação do dispositivo faz com que a água suba 
pelo tubo. 
 
O parafuso de Arquimedes é amplamente utilizado para sistemas de irrigação, sistemas de água, 
sistemas de esgoto e bombeamento de água do porão de um navio. 
 
 
 
 
 
https://socientifica.com.br/parafuso-de-arquimedes/
https://socientifica.com.br/parafuso-de-arquimedes/
https://socientifica.com.br/parafuso-de-arquimedes/
https://noticiasconcursos.com.br/arquimedes-o-que-ele-inventou-e-a-sua-importancia/
https://noticiasconcursos.com.br/arquimedes-o-que-ele-inventou-e-a-sua-importancia/
8 
 
 
 
 
4. REFERÊNCIAS 
 
FERNÁNDEZ, M. F. Manual de hidráulica. 9°. Ed. São Paulo: Bluncher, 2015. 
 
FROEHLICH. M.L Física Geral. UNIASSELVI, 2011. 
 
MELCONIAN, S. Fundamentos de Elementos de Máquinas: Transmissões, fixações e 
Amortecimento. 1ª ed. São Paulo: Érica, 2015. 184 p. 
 
MOTT, R. L. Elementos de máquinas em projetos mecânicos. 5. ed. São Paulo: Pearson 
Education do Brasil, 2015. 
 
PARAFUSO DE ARQUIMEDES. Disponível em: . Acesso em: 19 de abril de 2021. 
 
PIOVEZAN, Pamela P.; LANDERS, Richard. Projeto para instrumentação de ensino − 
Parafuso de Arquimedes. IFGW-UNICAMP. Campinas, 2005. 
 
SILVA, D. R. Transporte pneumático: tecnologia, projetos e aplicações na indústria e 
nos serviços. 1°. ed. São Paulo: Artliber, 2005.