Paper parafuso de Arquimedes

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Acadêmicos¹ Milton Moisés de oliveira
Cristiano Lacerda
Rudimar Zanette
Itamar Prior de Silva
Tutor Externo² Luis Eduardo Blanck
	
RESUMO
O presente trabalho tem por objetivo caracterizar os principais pontos para apresentação dos trabalhos científicos para os cursos da UNIASSELVI. Um elemento obrigatório do trabalho científico e o primeiro item a ser visualizado é o resumo, que deve ser montado somente após o desenvolvimento do trabalho, pois explicita a essência do trabalho e das ideias do autor e é através deste que se motivará aos leitores à leitura do trabalho na íntegra. Os itens indispensáveis para compor o resumo são: o tema a ser tratado, os objetivos, as referências teóricas que apoiaram a construção do trabalho, a metodologia adotada, os resultados e as conclusões. Para esta etapa, portanto, deve-se construir um resumo de, no máximo, 250 palavras, composto de um único parágrafo, sem recuo na primeira linha. Use fonte Times New Roman, espacejamento simples, alinhado à esquerda, tamanho 12, itálico.
Palavras-chave: Artigo científico. Normatização. NBR-6022. 
1. INTRODUÇÃO
A introdução é a apresentação inicial do trabalho e possibilita uma visão global do assunto a ser tratado (contextualização), com definição clara do tema e dos limites do estudo do problema e dos objetivos a serem estudados. É uma etapa importante em que se deve esclarecer ao leitor sobre o que trata o texto. Segundo Perovano (2016, p. 57), “a introdução da pesquisa corresponde ao alicerce, à porta de entrada, à vitrine de uma investigação científica, sendo considerada em alguns momentos o marketing de uma investigação científica”.
A partir desta explanação, este trabalho levanta o seguinte problema: como os cursos ofertados pela UNIASSELVI, focalizando-se em aspectos estruturais e de formatação de artigos científicos, podem instruir, de modo eficiente, a formatação dos trabalhos de seus acadêmicos no EAD?
A introdução, para os trabalhos da UNIASSELVI, poderá ser construída ocupando cerca de uma página do trabalho completo.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A fundamentação teórica consiste em realizar uma revisão dos trabalhos já existentes sobre o tema abordado, identificando o grau de importância e a estrutura conceitual (PEROVANO, 2016). De acordo com Perovano (2016), a revisão permite a identificação de questões e temas, bem como a verificação de assuntos ainda não pesquisados. 
No caso de citação direta curta, o fragmento não excederá três linhas. 
 
Quando a quantidade exceder a 3 linhas, tem-se uma citação direta longa e deve ser referenciada como no exemplo citado a seguir.
	
	Para Zachary Kraybill, (2013 p.11) Structural Analysis of an Archimedes Screw and a Kinetic Hydro Turbine
Utilizaremos a definição de citações indiretas para exemplificar a ocorrência no texto. Será reproduzido o trecho que define citação indireta e após o mesmo será parafraseado afim de prover exemplo desta técnica.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
	Na construção de um artigo científico, a etapa referente à descrição dos materiais e métodos de pesquisa utilizados assume grande importância, pois quando esta etapa está bem escrita, o restante do trabalho será compreendido com mais facilidade. Esta etapa deve conter o detalhamento do trabalho, de forma que outros pesquisadores possam replicar a mesma pesquisa que fora feita.
Segundo Ferreira (2011), ao elaborar a seção materiais e métodos, faça uma descrição detalhada de cada um deles, explicando as razões que o levaram a concebê-los, modificá-los e empregá-los. O autor destaca ainda que o aspecto mais importante neste item é proporcionar a quantidade adequada de informações sobre como a pesquisa foi conduzida.
Desta forma, ao iniciar esta seção, deve-se primeiro apresentar os procedimentos metodológicos utilizados no decorrer da pesquisa, na sequência, apresente os critérios para a escolha dos participantes e/ou os materiais utilizados, por fim, descreva a sequência de etapas realizadas na condução da pesquisa, mencionando como os dados foram levantados e tabulados para análise.
Em seu estudo, Cervo, Bervian e Silva (2006) expõem que o método científico apresenta a observação, a descrição, a comparação, a análise, a síntese, além dos processos mentais de dedução e da indução, comuns a todo tipo de investigação (qualitativa, quantitativa ou mista).
Após a escolha da pesquisa, é necessário determinar alguns itens que oferecem suporte para a conclusão do estudo, assim, descreva o local da pesquisa (cidade, bairro, estado, grupos, região, vegetação etc.). Continuando, descreva como você obterá estas informações, por meio de entrevista, conversas, questionários, estudos de caso, entre outros. Estes são considerados os instrumentos que indicam as técnicas a serem utilizadas no momento da coleta dos dados (CERVO; BERVIAN; SILVA, 2006). 
De posse da amostra e da obtenção dos dados, é necessário definir o período em que a pesquisa ocorrerá (dia, mês, ano), como ocorrerá (meio eletrônico, meio físico etc.), por fim, quais as ferramentas utilizadas para esta coleta de dados e para a análise das informações obtidas (software).
Para Cervo, Bervian e Silva (2006, p. 67):
Todas as informações reunidas nos passos anteriores devem ser comparadas entre si e analisadas. A análise, a partir da classificação ordenada dos dados, do confronto dos resultados das tabelas e das provas estatísticas, quando empregadas, procura verificar a comprovação ou não das hipóteses de estudo.
Dando continuidade ao estudo, não esqueça de utilizar, descrever e detalhar os gráficos, tabelas, figuras, registros fotográficos, textos, maquetes, croquis que você tenha feito uso durante a realização desta atividade.
Como forma de facilitar o desenvolvimento de sua atividade, aproveite o momento para realizar esta pesquisa em locais de fácil acesso a você (rua, comunidade, escola, bairro, vila, entre outros). Procure por circunstâncias ou situações reais em que o uso do conhecimento científico possa prover alguma melhoria ou facilidade.
Importante evidenciar sua participação nesta etapa, tanto pela autoria do material, quanto pela evidência por meio de registro fotográfico. 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste campo, faça o relato de suas observações após a análise dos elementos elencados na Fundamentação Teórica descrita anteriormente neste documento. Utilize a teoria abordada na Introdução e Fundamentação Teórica para justificar os seus achados e descreva de que maneira os dados encontrados contribuem para ampliar o conhecimento obtido nos materiais consultados.
5. CONCLUSÃO
Para produzir a conclusão, deve-se retomar os objetivos elencados no início do trabalho, pois é importante que cada objetivo traçado tenha sido atendido, assim como pode ser apresentada uma síntese dos resultados. Veja aqui duas formas para compor a conclusão de seu trabalho:
Na parte final das conclusões, é interessante apontar possíveis aprofundamentos sobre o tema estudado, bem como possíveis interações com outros temas, abordagens metodológicas, materiais, aplicações e sugerir ao leitor do seu trabalho possíveis encaminhamentos para pesquisas futuras. Exemplifica-se a sugestão de realização de pesquisas futuras com a indicação de realização de estudo bibliométrico sobre os trabalhos publicados na JOIA e na Revista Maiêutica.
A partir da estrutura básica deste trabalho, permite-se aos acadêmicos da UNIASSELVI desenvolver seus artigos científicos com mais discernimento sobre estrutura básica cobrada na Instituição. Ao submeter o seu artigo para revistas ou eventos externos, é importante verificar e adequar o trabalho às regras e às formatações solicitadas.
REFERÊNCIAS
RORRES, CHRIS. The Law of theLever According to Archimedes. Courant Institute of Mathematical Sciences.
HOWARD, A., RORRES C. Álgebra Linear com Aplicações. 8ª Ed. Porto Alegre :Bookman, 2001.
Zachary Kraybill, Structural Analysis of an Archimedes Screw and a Kinetic Hydro Turbine. 2002
AABOE, Asger. Episódios da matemática antiga (coleção fundamentos da matemática elementar). Rio de Janeiro: SBM, 1984. 
SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL. Coleção Gênios da Ciência: Arquimedes, pioneiro da matemática. Nº 7. 98p. Edição Especial (2005). 
STRATHERN, Paul. Arquimedes e a alavanca em 90 minutos (coleção 90 minutos). Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 1998. 
http://br.geocities.com/saladesica 
http://www.esrp.pt/departam/g04/textos/cientistas/arquimedes/arquimedes.html 
http://www.eradeciencias.com.br/sala25/25-C03.asp 
http://www.hidrovector.com.br/ebook-carneiro-hidraulico.asp
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6023. Informação e documentação – Referências – Elaboração. Rio de Janeiro, 2002.
CERVO, Amado Luiz; BERVIAN, Pedro Alcino; SILVA, Roberto da. Metodologia científica. São Paulo: Ed. Pearson, 2006.
FERREIRA, Gonzaga. Redação científica: como entender e escrever com facilidade. São Paulo: Atlas, v. 5, 2011.
MÜLLER, Antônio José (Org.) et al. Metodologia Científica. Indaial: Uniasselvi, 2013.PEROVANO, Dalton Gean. Manual de metodologia da pesquisa científica. Curitiba: Ed. Intersaberes, 2016.
O PARAFUSO DE ARQUIMEDES – 
A VAZÃO EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE
Arquimedes de Siracusa (em grego: Ἀρχιμήδης; 212 aC - 287 aC -) era um grego matemático, físico, engenheiro, inventor, e astrônomo. Apesar de poucos detalhes de sua vida são conhecidos, ele é considerado um dos principais cientistas da antiguidade clássica. Entre seus avanços na física são os fundamentos da hidrostática, estática e uma explicação do princípio da alavanca. Ele é creditado com projetar máquinas inovadoras, incluindo a bomba de parafuso que tem a seu nome. Experimentos modernos testaram afirmações que Arquimedes projetou máquinas capazes de levantar navios de ataque fora da água e incendiando navios usando uma série de espelhos.
 
	
Arquimedes é geralmente considerado o maior matemático da antiguidade e um dos maiores de todos os tempos. 
 Ele usou o método de exaustão para calcular a área sob o arco de uma parábola com o somatório de uma série infinita, e deu uma notável aproximação exata de pi.
Ele também definiu a espiral que leva seu nome, fórmulas para os volumes de superfícies de revolução e um engenhoso sistema para expressar números muito grandes.
Arquimedes morreu durante o cerco de Siracusa quando ele foi morto por um soldado romano, apesar da ordem que ele não seja ferido. Cícero descreve a visita ao túmulo de Arquimedes, que foi encimado por uma esfera inscrita dentro de um cilindro. Arquimedes provou que a esfera tem dois terços do volume e área de superfície do cilindro (incluindo as bases do último), e considerado este como o maior de sua matemática realizações.
Uma grande parte do trabalho de Arquimedes na engenharia surgiu satisfazendo as necessidades de sua cidade natal de Siracusa. O escritor grego Ateneu de Naucratis descreveu como o Rei Hieron II comissionado Archimedes para projetar um navio enorme, o Syracusia, que poderia ser usado para viagens de luxo, transporte de suprimentos e como Navio de guerra naval. A Syracusia é dito ter sido o maior navioconstruído na antiguidade clássica.
 De acordo com Athenaeus, foi capaz de transportar 600 pessoas e incluiu decorações para jardim,ginásio e um templo dedicado à deusa Afrodite entre suas instalações. Como um navio deste tamanho vazaria uma considerável quantidade de água através do casco, o parafuso de Arquimedes era supostamente desenvolvido para remover a água do porão.
A máquina de Arquimedes era um dispositivo com uma lâmina giratória em forma de parafuso dentro de um cilindro. Foi transformado à mão, e também poderia ser usado para transferir água de um corpo de água de baixa altitude para canais de irrigação.
O parafuso de Arquimedes ainda está em uso hoje para bombear líquidos e sólidos granulados como carvão e grão. O parafuso de Arquimedes descrito no tempo dos romanos por Vitrúvio pode ter sido uma melhoria uma bomba de parafuso que foi usada para irrigar os Jardins Suspensos da Babilônia.
Um manual foi escrito por Nagel [1] para o projeto de instalações com este tipo de bomba, no qual ele explica um método gráfico para calcular a vazão em uma bomba de parafuso de acordo com a geometria do parafuso e a velocidade de rotação. Wijdieks e Bos [2] propuseram uma equação empírica simples para obter a descarga de uma bomba de Arquimedes,
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Onde: k é um coeficiente empírico que depende da forma do parafuso, caracterizado por: S / D, d / D, e a inclinação β [2], n é a velocidade de rotação (rad/s) e D é o exterior diâmetro (m). Rorres [3] desenvolveu um software de computador para encontrar o volume de água levantado em uma volta do parafuso, dependendo do raio interno e do passo. A partir disso, ele conseguiu obter os valores ideais de geometria que maximizam o volume de água por volta. No entanto, o programa não leva em conta as perdas que ocorrem no espaço entre o parafuso e o revestimento. 
Os parafusos são acionados por motores elétricos cujo dimensionamento depende de dois fatores básicos: o volume de descarga e a altura de elevação. A descarga pode ser regulada através de avanços no controle da velocidade de rotação do motor, seja através do uso de acionamentos de freqüência variável ou de um sistema de redução de engrenagens
Como Rorres, definimos o volume de água preso entre duas lâminas sucessivas, este volume é chamado "enchimento" e é igual a VB que neste trabalho obtivemos de forma empírica o seu valor. Então, definimos o ponto ideal de enchimento do parafuso que é alcançado quando o nível de enchimento em um passo está no limite de sobrecorrente no próximo passo superior. A figura 2 mostra um parafuso no ponto ideal de enchimento. Ao desconsiderar os vazamentos de fluxo, o fluxo através do PA é igual ao volume de água evacuado em uma volta do parafuso multiplicado pela sua velocidade de rotação. Assim, definimos o fluxo nominal Qnom por:
QNOM=N * VB * n 	
									
Onde, Qnom = Fluxo em m3/s
	N o número de pás
	VB o volume do passo em m3 (Empirico)
	n a velocidade de rotação do parafuso em rad/s 
O projeto do parafuso de Arquimedes centrou-se em otimizar a taxa de mudança de inclinação ao longo do comprimento da turbina, sendo o passo mais longo na entrada e continuamente diminuindo sobre a turbina (Kraybill, Zachary, 2013, p. 09). 
Na prática, a formulação das curvas foi um pouco mais complicada. Para definir totalmente a forma da lâmina no modelo 3D, foram geradas quatro curvas. Duas curvas para a borda externa, cada uma com um deslocamento nas coordenadas x e y, positiva ou negativo. Além disso, duas curvas na base do eixo com as mesmas compensações. Isso significa que há uma pequena mudança na espessura real da lâmina da entrada para a saída, porque a direção normal muda e, portanto, o comprimento mínimo entre a borda dianteira e traseira da lâmina muda. Por fim, foram feitas manipulações para manter a lâmina tão uniforme quanto possível na seção transversal. Como pode ser visto na Figura 5 acima, a lâmina no desenho arco-tangente começa a se deformar perto da saída da turbina.
Como Rorres, definimos o volume de água preso entre duas lâminas sucessivas, este volume é chamado "enchimento" e é igual a VB que neste trabalho obtivemos de forma empírica o seu valor. Então, definimos o ponto ideal de enchimento do parafuso que é alcançado quando o nível de enchimento em um passo está no limite de sobrecorrente no próximo passo superior. A figura 2 mostra um parafuso no ponto ideal de enchimento. Ao desconsiderar os vazamentos de fluxo, o fluxo através do PA é igual ao volume de água evacuadoem uma volta do parafuso multiplicado pela sua velocidade de rotação. Assim, definimos o fluxo nominal Qnom por
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Foto (1) – Dimensões do Trado utilizado como parafuso de Arquimedes
Foto (2) – Montagem do suporte do parafuso de Arquimedes
Foto (3) – Aumento da espessura do trado para melhor vedação junto do tubo
Foto (4) – Teste da vedação junto ao tubo
Fotos (5), (6) e (7) – Início e decorrer dos testes de vazão
Foto (8) – Resultado
Fotos (9) – Medição do ângulo do parafuso de Arquimedes 
Foto (10) – Medição da espessura do parafuso de Arquimedes
Materiais utilizados
Tubo de PVC 20mm ou ¾”
Trado com comprimento de 470mm e de rosca de 370mm com diâmetro final de 19mm
Passo de 32mm – Numero de Pás = 10
Ângulo de inclinação 35°
Comprimento do tubo 390mm
1° Teste com velocidades de rotação 2600rpm ou seja 272,27 rad/s
2º Teste com velocidade de rotação de 1300rpm ou seja 136,14 rad/s
Tempo de teste de 60s em ambos os testes
Conforme descrito por Rores podemos calcular a vazão utilizando a seguinte formula: 
QNOM = N* Vb*n onde, a vazão QNOM e calculada a partir do número de espiras multiplicado por Vb que é o volume de agua em cada espira, e neste trabalhado será calculado de forma implica, mas que leva leva em conta no seu cálculo a forma geométrica do parafuso, a inclinação do parafuso e o seu enchimento e n a velocidade de rotação em rad/s.
Como podemos considerar que N e Vb são constantes com características físicas que não sofreram alterações em nosso teste devido que não alteramos o parafuso, sua inclinação ou seja só alteramos a velocidade podemos calcular Vb=QMON/n*N logo, 
Os resultados obtidos foram:
	Para a velocidade de 272,27 rad/s 
Vazão Total = 430ml/min = 0,43l/min = Vazão por segundo = 0,00716667l/s
		Logo com as medições de campo podemos calcular Vb, 
Vb= 0,00716667/10*272,27 
Vb= 2,63*10-6 l
Para a velocidade de 136,14 rad/s 
Vazão total = 215ml/min = 0,215l/min = Vazão por segundo = 0,00358 l/s
Verificando como se trata de um equação linear podemos afirmar que o vazão e uma reta e diretamente linear a velocidade de rotação. 
Pelo exposto acima podemos concluir que uma maneira de controlarmos a vazão seria com o controle de velocidade, pois variando a velocidade podemos obter uma variação da vazão já que o volume de cada passo não muda sendo mantido as características construtivas e de angulo de inclinação do parafuso, podemos considerar constantes então coma a instalação de um inversor de frequência no motor do parafuso podemos modular a velocidade logo temos um controle da vazão. 
1 Nome dos acadêmicos: Milton Moisés de oliveira, Cristiano Lacerda, Rudimar Zanette, Itamar Prior de Silva
2 Nome do Professor tutor externo: Luis Eduardo Blanck
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI – Eng. Elétrica(EEA0034) – Prática do Módulo III - 11/04/19
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