PAPER ARQUIMEDES 2022, PARAFUSO DE ARQUIMEDES

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ANÁLISE DO FUNIONAMENTO DE UM CHUVEIRO ELÉTRICO
 ANALYSIS OF THE OPERATION OF AN ELECTRIC SHOWER
Rudiney Sebastião Cardoso: Acadêmico[footnoteRef:1] [1: Acadêmico: Rudiney Sebastião Cardoso
² tutor externo: Alessandro
 do semestre 2023/5, (Turma FCL1185EEA). Engenharia Elétrica da UNIASSELVI.] 
Alessandro: Tutor Externo¹
 
RESUMO
O presente trabalho científico acadêmico para o quinto semestre de engenharia elétrica titulado como paper, e por meio de pesquisa bibliográfica tem como objetivo maior descrever a história de criação e o aspecto do chuveiro elétrico. De fato, um grande surgimento para a humanidade, como o seu uso para o sistema de higienização humana. Objetivo deste artigo é conhecimento na sua história de criação e o seu mecanismo interno, ligação interna elétrica e o princípio de funcionamento de um chuveiro elétrico. Neste trabalho será apresentada porque o chuveiro elétrico não dá choque se a resistência dele está em contato direto com a água e porque a resistência do chuveiro elétrico queima se água contiver muito sal, fenômeno comum em cidades costeiras brasileiras. Neste artigo também iremos abordar os tipos de instalações elétricas padrão ABNT no modelo brasileiro.
Palavras-Chave. Análise do chuveiro elétrico brasileiro.
SUMMARY
The present academic scientific work for the fifth semester of electrical engineering titled as paper, and through bibliographical research, has the main objective of describing the history of creation and the appearance of the electric shower. Indeed, a great emergence for humanity, as its use for human hygiene system. The purpose of this article is to learn about its history of creation and its internal mechanism, internal electrical connection, and the operating principle of an electric shower. This work will present why the electric shower does not give a shock if its resistance is in direct contact with the water and why the electric shower's resistance burns if the water contains a lot of salt, a common phenomenon in Brazilian coastal cities. In this article we will also address the types of ABNT standard electrical installations in the Brazilian model.
KEYWORD: Analysis of the Brazilian electric shower.
INTRODUÇÃO 
 
Desde a criação do homem, Deus o único criador citado na Bíblia em Gênesis, os primeiros seres humanos tinham que buscar novas formas de viver tanto em grupo como futuras sociedades. Com a primeira descoberta para o homem o surgimento do folgo se deu de fato um grande salto para futuras descobertas, na busca por melhores aperfeiçoamento numa época com poucas tecnologias primitivas, o homem foi se superando nos seus processos de conhecimento e aprendizagem, buscando melhorias para a higiene pessoal. Para termos ideia os primeiros chuveiros relatados na história surgiram na Grécia no ano de 1300 antes de Cristo. No decorrer da evolução humana e com o crescimento da população mundial e a busca por melhores higienes numa época com algumas doenças sanitárias por falta de sistemas sanitários o médico francês chamado François Merry Delabost, criou o primeiro chuveiro na versão doméstica que usamos até hoje. Más foi um dispositivo criado para melhorar a higiene de presidiários, porém era frio. Na incessante busca pela tecnologia a inspiração do chuveiro elétrico começou durante a Revolução Industrial, quando países da Europa e EUA desenvolveram sistemas de gás encanado em praticamente todas as regiões. Com isso as pessoas tinham acesso a água quente para o seu banho mesmo sem chuveiro.
No Brasil, como não existiam sistemas de distribuição de gás, a água quente dos banhos era aquecida em fogões de lenha, porém ainda usada em alguns lugares até hoje no Brasil devido a cultura interna. Mas na década de 1930, alguns brasileiros criativos começaram a utilizar a energia elétrica para aquecer a água do banho. 
Com a evolução da eletricidade, surgiu então o chuveiro elétrico, No entanto, apenas em 1940, foi desenvolvido na cidade paulista de jaú o primeiro modelo de chuveiro elétrico pelo brasileiro Francisco Canho. o que trouxe grande transformação sim, na maneira como as pessoas passaram a utilizar essa ferramenta, pois agora sem muito esforço, a água é esquentada por meio do dispositivo elétrico que existe dentro do chuveiro. Hoje existem diversos tipos de chuveiros elétricos, eletrônicos, automáticos e manuais, diversidade e modelos com a mesma finalidade a esquentar a água com conforto e qualidade. Hoje em dia, o chuveiro elétrico é um produto comum em todo o mundo, mas uma invenção de Canho revolucionou a forma como as pessoas aquecem a água em suas casas. Ele trouxe segurança, eficiência e conveniência para a vida cotidiana das pessoas e ajudou a acompanhar o desenvolvimento da eletricidade no Brasil.
Mattede (2006, p. 01) define o chuveiro como sendo “um aparelho de terminação de rede de água, composto por orifícios por onde sai a água para fins de higiene pessoal. O chuveiro é de origem bem antiga pinturas e outros tios de registros mostram a existência dele na Grécia e Egito”.
Imagem de como eram os primeiros chuveiros elétricos no Brasil.
Fonte: YOUTUBE/ REPRODUÇÃO.
 FUNDAMENTAÇÃO TÉÓRICA
Neste estudo de elaboração deste trabalho científico e de acordo com o conceito clássico, com origem na Antiguidade, o funcionamento do parafuso de Arquimedes consiste num cilindro inclinado, dentro do qual existe um eixo central ligado a uma chapa em forma helicoidal. A extremidade inferior é imergida no fluido e, através de um movimento giratório contínuo, por meio de uma manivela, a água fica retida entre os espaços existentes na chapa 18 helicoidal e sobe ao longo do eixo inclinado de 45 graus, até transbordar a extremidade superior (RIBEIRO, 2014). Este engenho primitivo seria movido recorrendo à força humana ou através de um moinho de vento. O principal objetivo deste trabalho acadêmico é construir um modelo de parafuso de Arquimedes, uma máquina para transferir líquidos entre dois pontos com elevações. 
mundo atual, repleto de tecnologias e constantes inovações, fica até difícil imaginar o homem sem suas máquinas elétricas. Voltando um pouquinho no passado o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, em 1820, verificou por acaso que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Essa observação foi o primeiro passo em direção ao desenvolvimento do motor elétrico. Mais à frente na história dos motores elétricos o físico e matemático André-Marie Ampère, com base nesses e outros estudos e constatações, construiu o primeiro eletroímã. Esse dispositivo foi fundamental e importante para a invenção de vários aparelhos conhecidos, como o telefone, o microfone, o alto-falante, o telégrafo. Depois logo o inglês Michael Faraday descobriu, em 1831, a indução eletromagnética. Um ano depois em 1832 o cientista italiano S. Dal Negro, construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. No ano de 1833, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, construindo um pequeno motor elétrico em que o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã permanente. Para dar uma rotação completa, a polaridade do eletroímã era alternada a cada meia volta, através do comutador.
O professor alemão Moritz Hermann von Jacobi, em 1838, desenvolveu um motor elétrico e aplicou-o a um bote.
Em 1856 o eletrotécnico Werner Siemens relatou o sucesso obtido na construção de um gerador de corrente, magnético, com induzido T duplo. Mas esse aparelho não podia gerar energia suficiente para alimentar indústrias e equipamentos domésticos. Os ímãs permanentes eram de ação restrita. Somente dez anos depois Siemens construiu um gerador sem ímã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo podia ser retirada do próprio enrolamento dorotor, isso é, que a máquina podia auto excitar-se. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1.200 rpm. A máquina também podia funcionar como motor, desde que se aplicasse uma corrente contínua aos seus bornes.
 Segundo a lenda, Arquimedes disse aos seus conterrâneos gregos "Dê-me uma alavanca que moverei o mundo". Considerado um dos maiores cientistas da Antiguidade, Arquimedes de Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.) foi um matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego. Entre suas contribuições à Física, estão as fundações da hidrostática e da estática, tendo descoberto a lei do empuxo e a lei da alavanca, além de muitas outras. Ele inventou ainda vários tipos de máquinas para usos militar e civil, incluindo armas de cerco e a bomba de parafuso. Experimentos modernos testaram alegações de que, para defender sua cidade, Arquimedes projetou máquinas capazes de levantar navios inimigos para fora da água e colocar navios em chamas usando um conjunto de espelhos. (RIBEIRO, 2013). 
Arquimedes cresceu participando de reuniões entre filósofos promovido por seu pai. Ele estudou na escola de Matemática de Alexandria considerada na época o centro intelectual do mundo Grego (FRAZÃO, 2019). 
Até hoje, Arquimedes é conhecido principalmente por uma frase.
“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”. (GEIGER, 2012).
Arquimedes contribuiu muito na área militar, desenvolveu equipamentos importantes e que foram utilizados na defesa da cidade de Siracusa.  Ele gostava de resolver problemas. Por esse motivo, o rei pediu que Arquimedes construísse o maior navio possível. Só que esse navio furou, e Arquimedes precisou inventar um dispositivo para remover a água dele. E foi daí que ele projetou o que agora chamamos de parafuso de Arquimedes. A grande preocupação de Arquimedes era irrigar o jardim de Siracusa, com a invenção de sua máquina o seu objetivo era transferir a água de um corpo, água de baixa altitude para os canais de irrigação. O parafuso de Arquimedes ainda está em uso hoje tanto no bombeamento de líquidos e sólidos granulados como grãos e carvão.
Fonte: http://ieij.com.br
“Posteriormente, Leonardo da Vinci (1452-1519), concebeu um parafuso semelhante ao de Arquimedes, sendo a hélice substituída por um tubo contínuo disposto em torno do eixo central”. (GONSALVES, 2015, P18).
Com relação aos materiais e métodos é importante ressaltar que na construção deste protótipo com base neste projeto de estudo cientifico, o parafuso de Arquimedes ou bamba de Arquimedes foram usados alguns tipos de materiais reciclados e outros em lojas de materiais de construção.
· Madeira.
· Cano de PVC 40 mm, 67 cm.
· Mangueira corrugada ¾, 5,30 m.
· Cola quente.
· Pregos.
· Parafuso.
· Barra de ferro 0,5 mm, 50 cm.
· Garrafa Pet.
· Mangueira de chuveiro.
· Caixa de madeira 70 x 26 x 20.
· Esquadro e transferidor.
Quanto ao método de montagem deste protótipo, foi criado um modelo de desenho em AUTO CAD, em seguida foi construído uma base de madeira com 0,5321 mm de altura por 0,5304 de largura em ângulo de 90º, cortou-se a mangueira corrugada e cano de PVC que foi revestido em espiral com a mangueira corrugada de ¾ e encaixado na madeira em um eixo do ângulo de 45º. Colocou-se a manivela no eixo do rotor e as garrafas PET. O protótipo foi colocado na caixa de madeira de 70 cm de altura, 26 cm de largura e 20 cm de altura com água corrente.
“Por materiais e métodos compreende-se o instrumento empregado e a descrição das técnicas adotadas, incluindo também o processo de experimentação (quando for o caso), com certa riqueza de detalhe “. (MULLER, 2013 P. 31).
As fotos abaixo mostram os passos da montagem do experimento da bomba de Arquimedes.
	
 Fonte: Imagens do grupo de trabalho cientifico bomba de Arquimedes UNIASSELVI
1. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Com base nas ideias de Arquimedes, na construção deste protótipo de bomba de Arquimedes, com forme a descrição dos materiais citados acima e a sua montagem pronta em campo para o uso desta experiencia, podemos citar dois tipos de experiencias feitas. A primeira bomba foi com a manivela, experimento manual e o segundo experimento com uma parafusadeira elétrica conforme mostra as medias e as imagens abaixo.
Medidas feita com movimento através da manivela manual.
	EXPERIMENTOS
	RPM
	VOLUME
	TEMPO
	1
	47
	1.150 L
	60s
	2
	47
	1.160 L
	60s
	3
	47
	1.150 L
	60s
 Fonte: Imagens do grupo de trabalho cientifico bomba de Arquimedes UNIASSELVI
	
 Fonte: Imagens do grupo de trabalho cientifico bomba de Arquimedes UNIASSELVI. 
 
 Medidas feita com movimento através da Parafusadeira Elétrica. 
	EXPERIMENTOS
	RPM
	VOLUME
	TEMPO
	1
	130
	750 ml
	60s
	2
	130
	760 ml
	60s
	3
	130
	760 ml
	60s
 Fonte: Imagens do grupo de trabalho cientifico bomba de Arquimedes UNIASSELVI
	
 Fonte: Imagens do grupo de trabalho cientifico bomba de Arquimedes UNIASSELVI
Segundo GONSALVES (2015, p 23), a autora cita aplicações do parafuso de Arquimedes com o uso em muitas variedades de trabalho, estão presentes na irrigação, drenagem de solo, produção de energia, elevação de detritos e resíduos sólidos e por uma infinidade sem fim de trabalhos. Podendo ser encontrado em vários setores de mercado, inclusive no Brasil.
Com base no estudo deste trabalho com a função de bombeamento, o parafuso de Arquimedes possui uma eficiência mecânica hidráulica perfeita no sistema de bombeamento manual, com seu movimento no sentido horário o deslocamento do eixo do rotor em inclinação de 45º mante o seu fluxo sem qualquer desperdício de água, sem vazamentos no período de 60s. Foram feitas três medições num intervalo de 15 minutos, todas as anotações tiveram seus resultados de volume e tempo preenchidos conforme mostra a tabela acima.
No caso do bombeamento do parafuso de Arquimedes no sistema de movimentação da água, através da rotação do rotor pela parafusadeira elétrica não houve um perfeito fluxo de água. Por possuir uma velocidade um pouco maior devido o movimento ser elétrico, ocasionou muito desperdício de água sendo que no decorrer da experiencia foram usadas as mesmas medidas. Porem o fluxo de medida foi menor que a experiencia anterior manual.
Diante dos fatos obtidos pela construção deste protótipo, apresentou muito satisfatório o sistema de bombeamento. As leituras das medidas foram ótimas e seu princípio de funcionamento foi excelente. Foi de extrema importância o conceito do uso da bomba de Arquimedes para esse estudo de elevação de água.
Desta forma numa futura modificação deste protótipo de parafuso de Arquimedes, poderia ser usado um mecanismo de mudança de velocidade RPM gradual e um dispositivo de alteração no ângulo de inclinação. Assim seria possível um detalhamento completo do deslocamento da água em vários ângulos, podendo ajudar nos conceitos de bombeamento do trabalho grandioso de Arquimedes.
 
 Fonte: (RIBEIRO, 2015).
“Dê-me um ponto de apoio e moverei a Terra.” Com essa frase, Arquimedes demonstrava seu entusiasmo por uma das tecnologias mais efetivas de seu tempo: a alavanca. (RIBEIRO, 2015).
2. REFERÊNCIA
GONSALVES, Nádia Rute Vaz, Arejamento Colateral de Águas Residuais em Sistemas de Elevação por Parafusos de Arquimedes. Dissertação de mestrado. Universidade Nova de Lisboa, 2015.
MOTTA, Adilson. Coutinho. S. Estações Elevatórias de Esgotos. Revista DAE. e dição nº73, pp 48-118. Disponível em: www.revistadae. com.br /artigos /artigo edição _73_ n_795.pd f. Acesso 6 de setembro 2018. 
MULLER, Antônio josé (Org.) et al. Metodologia Científica. Indaial: Uniasselvi,2013. PEROVANO, Dalton Gean. Manual de metodologia da pesquisa cientifica. Curitiba: Ed Intersaberes,2016.
	
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NAMENTO 
DE UM CHUVEIRO ELÉTRICO
 
 
ANALYSIS OF THE OPERATION OF AN ELECTRIC SHOWER
 
 
 
Rudiney Sebastião Cardoso: Acadêmico
1
 
 
Alessandro:
 
Tutor Externo¹
 
 
 
 
 
R
ESUMO
 
 
O presente trabalho
 
científico
 
acadêmico para o 
quinto
 
semestre de engenharia elétrica
 
titulado como paper,
 
e por meio de pesquisa bibliog
ráfica
 
tem como objetivo
 
maior
 
descrever 
a história
 
de 
criação
 
e 
o 
aspecto
 
do chuveiro elétrico
.
 
De fato,
 
u
m
 
grande
 
surgimento
 
para 
a humanidade
, 
como
 
o
 
seu
 
uso para o
 
sistema de 
higienização
 
humana
.
 
Obje
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vo deste artigo
 
é
 
conhecimento
 
na sua história de criação
 
e o
 
seu
 
mecanismo
 
interno
, ligação
 
interna
 
elétrica e o 
princípio de
 
funcionamento
 
de um chu
veiro elétrico
.
 
Neste trabalho será apresentada
 
p
orque
 
o chuveiro
 
elétrico 
não dá choque se a
 
resistência dele está em contato direto com a águ
a
 
e
 
p
o
rque
 
a resistência do chuveiro
 
elétrico
 
queima se água contiver muito sal
,
 
fenômeno comum em cidades costeira
s
 
brasileiras.
 
Neste
 
artigo também iremos abordar os
 
tipos de 
instalações
 
elétricas padrão 
ABNT no modelo brasileiro
.
 
 
 
Palavras
-
Chave
.
 
Análise do chuveiro elétrico brasileiro
.
 
 
 
SUMMARY
 
 
The present academic scientific work for the fifth semester of electrical engineering 
titled as paper, and through bibliographical research, has the main objective of 
describing the history of creation and the appearance of the electric shower. Indeed, a 
great emergence for humanity, as its use for human hygiene system. The purpose of this 
article is to learn about its history of creation and its internal mechanism, internal 
electrical 
connection,
 
and the operating principle of an electric shower. This work will 
present why the electric shower does not give a shock if its resistance is in direct contact 
with the water and why the electric shower's resistance burns if the water contains a lot 
of salt, a common phenomenon in Brazilian coastal cities. In this article we will also 
address the types of ABNT standard electrical installations in the Brazilian model.
 
 
KEYWORD
:
 
Analysis of the Brazilian electric shower
.
 
 
 
 
1
 
Acadêmico: Rudiney
 
Sebastião Cardoso
 
² tutor
 
e
xterno
:
 
Alessandro
 
 
do semestre
 
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5
,
 
(Turma FCL1185EEA)
. 
Engenharia 
Elétrica
 
da U
NIASSELVI.
 
ANÁLISE DO FUNIONAMENTO DE UM CHUVEIRO ELÉTRICO 
 ANALYSIS OF THE OPERATION OF AN ELECTRIC SHOWER 
 
 
Rudiney Sebastião Cardoso: Acadêmico
1
 
Alessandro: Tutor Externo¹ 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho científico acadêmico para o quinto semestre de engenharia elétrica 
titulado como paper, e por meio de pesquisa bibliográfica tem como objetivo maior 
descrever a história de criação e o aspecto do chuveiro elétrico. De fato, um grande 
surgimento para a humanidade, como o seu uso para o sistema de higienização humana. 
Objetivo deste artigo é conhecimento na sua história de criação e o seu mecanismo 
interno, ligação interna elétrica e o princípio de funcionamento de um chuveiro elétrico. 
Neste trabalho será apresentada porque o chuveiro elétrico não dá choque se a 
resistência dele está em contato direto com a água e porque a resistência do chuveiro 
elétrico queima se água contiver muito sal, fenômeno comum em cidades costeiras 
brasileiras. Neste artigo também iremos abordar os tipos de instalações elétricas padrão 
ABNT no modelo brasileiro. 
 
 
Palavras-Chave. Análise do chuveiro elétrico brasileiro. 
 
 
SUMMARY 
 
The present academic scientific work for the fifth semester of electrical engineering 
titled as paper, and through bibliographical research, has the main objective of 
describing the history of creation and the appearance of the electric shower. Indeed, a 
great emergence for humanity, as its use for human hygiene system. The purpose of this 
article is to learn about its history of creation and its internal mechanism, internal 
electrical connection, and the operating principle of an electric shower. This work will 
present why the electric shower does not give a shock if its resistance is in direct contact 
with the water and why the electric shower's resistance burns if the water contains a lot 
of salt, a common phenomenon in Brazilian coastal cities. In this article we will also 
address the types of ABNT standard electrical installations in the Brazilian model. 
 
KEYWORD: Analysis of the Brazilian electric shower. 
 
 
 
1
 Acadêmico: Rudiney Sebastião Cardoso 
² tutor externo: Alessandro 
 do semestre 2023/5, (Turma FCL1185EEA). Engenharia Elétrica da UNIASSELVI.