Parafuso de Arquimedes

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1 Graduandos do Curso Engenharia de Produção do Centro Universitário Leonardo da Vinci. 
1 Professor Orientador da disciplina Seminário Interdisciplinar IV– Prof. Rodrigo da Cruz Lopes. 
 
 
FILHO, Cl áudio Damasceno de Miranda 1
SILVA, Wendel Rodrigues 1
SILVA,Wesley Andriery Pereira 1
SOUZA, Jonison Bastos1 
LOPES, Rodrigo da Cruz 2
 
RESUMO 
 
A principal função do parafuso de Arquimedes é bombear grandes volumes de massas fluídas, 
especificamente águas residuais, quando os desníveis a vencer não são considerados muito 
elevados. As Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) são infraestruturas criadas para 
poderem cumprir à legislação comunitária e a legislação ambiental nacional, assim proporcionando 
um maior atendimento no domínio do saneamento das águas residuais, e permitindo uma grande 
melhoria na qualidade das águas que são rejeitadas no meio Receptor. 
A presente dissertação tem como principal objetivo apresentar um estudo relacionado com este 
equipamento: Apresentando o tratamento, as características, vantagens e desvantagens, bem como 
interpretar de uma forma qualitativa o experimento pratico do protótipo de parafuso de Arquimedes. 
Na fase final desta dissertação, após a análise de resultados, apresentam-se as conclusões 
explicativas finais. 
Palavras-chave: Elevação de águas residuais, Parafuso de Arquimedes, Estação de tratamento de 
águas residuais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARAFUSO DE ARQUIMEDES NAS ETAR 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Reconhecido como um dos principais matemático da Antiguidade, Arquimedes 
construiu varias obras notáveis que hoje esta espalhada em diversos seguimentos, como mineração, 
agricultura, estações de tratamento de água, entre outros. 
 A atividade de saneamento envolve a coleta, o transporte e também o tratamento das 
águas residuais, cujo esse é uma mistura complexa de materiais orgânicos e inorgânicos naturais, 
acrescidos de substâncias geradas pelo ser humano, bem como a sua descarga no meio hídrico. 
A Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) é considerada uma infraestrutura 
projetada para tratamento de água que provém da rede de saneamento da localidade para qual foi 
desenvolvida, e em algumas situações de afluentes industriais, através de processos longos, 
permitindo assim, uma possível reutilização destas ou escoamento das mesmas para o rio ou mar. 
Este processo passa por vários tratamentos como, por exemplo, tratamento físicos, químicos e/ou 
biológicos, e é configurado de modo a que, quer a nível técnico e econômico, se encontre adaptado 
às condições do projeto, ou seja, visando diminuir a quantidade de matéria total poluente da água. 
O Decreto-Lei n.º 236/98, de 01 de Agosto, rege alguns critérios como, normas e 
qualidade das águas, de acordo com os seus usos, especificamente, águas para consumo humano. 
Também a norma estabelece um regime de proteção das águas contra a poluição causada pelas 
descargas das residências (águas residuais), sendo através das normas regulamentadoras gerais de 
descarga (contendo valores, limite de emissão na descarga de águas residuais). 
As normas permitem que os rios e mares não sejam totalmente poluídos, e quando há 
poluição que ela possa estar dentro dos limites aceitáveis pela norma, fazendo com que as estações 
de tratamento possam oferecer uma qualidade de vida melhor para a população. 
 
 
2. ORIGEM DO PARAFUSO DE ARQUIMEDESA 
 
Arquimedes nasceu na cidade de Siracusa, em uma importante cidade-estado da Grécia 
antiga. Ele foi um grande Matemático, Inventor, Astrônomo, Engenheiro, e um Físico. Embora não 
há muitos detalhes de sua vida, é suficiente para que ele seja considerado um dos 
principais cientistas da Antiguidade. 
Os registros apontam que Arquimedes era filho de Fídias, um astrônomo e que na sua 
adolescência estudou na escola de Alexandria na Grécia, onde é conhecida por grandes filósofos e 
cientistas. 
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 Naquela época, os limites territoriais da Grécia eram bem maiores do que os atuais, a 
cidade de Siracusa ficava onde atualmente se localiza a Silicia, na Itália. 
O parafuso de Arquimedes ou bomba de Arquimedes é um dos mais antigos 
equipamentos hidráulicos, utilizado para bombear água. 
 
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 , o parafuso de Ct e si b i u s 
Arquimedes e o carneiro hidráulico. No entanto, esta última é considerada uma máquina de 
elevação de água dos tempos modernos (RIBEIRO, 2014 apud GONÇA LVES 2015, p.47). 
 
Esse mecanismo é composto por uma rosca embutida em um tubo. Onde é mergulhado 
uma de suas extremidades no material a ser transportado, e com isso gira o conjunto, o material 
entra pela rosca e vai subindo ao longo do eixo, até chegar a transbordar na parte superior. 
 Embora a invenção tenha sido atribuída a Arquimedes, alguns relatos apontam que 
esse equipamento já era utilizado pelos Egípcios para transportar água dos poços, das minas e do rio 
Nilo para lugares mais elevados. 
O princípio do parafuso de Arquimedes contribuiu para o grande avanço das maquinas 
hidráulicas, e continua sendo utilizado até nos tempos de hoje. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1- Parafuso de Arquimedes. 
Fonte: PIRES,2016,p.3 
 
Segundo alguns relatos Históricos, há registros que descrevem este aparelho no século 
VII a.C., criado pelo rei da Assíria (705 a.C. - 681a.C.), que era utilizado em irrigação de Jardins 
Suspensos da Nínive e Babilônia. No ano 236 a.C., a invenção do parafuso 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. 
Arquimedes foi um cientista muito admirado, não só pelos seus conterrâneos gregos, mas 
também pelos romanos, que temiam suas invenções de guerra. Sua historia e marcada por 
uma serie de lendas, assim co mo a sua morte. Em 212 a.C., durante a segunda guerra 
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Púnica, os romanos finalmente invadiram Siracusa e tinham ordens para não matar 
Arquimedes, pois ele poderia ser útil também aos ro manos. Porem, na invasão, encontraram 
Arquimedes na praia desenhando na areia, algo que provavelmente seria mais u m de seus 
projetos, e, tão absorto que estava em seu raciocínio, não obedeceu as ordens dos soldados, 
que acabaram matando-o sem saber que era o próprio Arquimedes (PIERRA 2018, p.5). 
 
 
2.1 CARACTERIZAÇÃO DO PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
A bomba parafuso é uma maquina hidráulica que tem a função de transportar liquido 
entre dois pontos com elevações distintas. 
O mecanismo é bem simples, onde é utilizado uma estrutura robusta e uma bomba 
helicoidal, que contem um veio tubular e uma hélice em sua volta , onde é realizado o movimento 
de rotação, movido por um motor elétrico na parte superior do veio tubular da bomba efetua a 
rotações com a força deatrito mínima. 
O parafuso de Arquimedes utilizado nos tempos de hoje, é instalado num plano 
inclinado, onde é aplicado num canal tipo “U” em chapa de aço inclinada. 
O canal pode estar em dois modelos: A céu aberto ou maioritariamente, onde é colocado 
uma cobertura leve, possibilitando um acesso fácil para que seja realizado manutenções preventivas 
e corretivas. 
Segue abaixo exemplo de parafuso de Arquimedes instalado a céu aberto e com 
cobertura, figura 2 e 3 respectivamente. 
 
 
Figura 2 - Parafusos de Arquimedes a céu aberto, Figura 3 - Parafusos de Arquimedes com 
na ETA R de Serzedo (Fonte: Felmag.2015) cobertura, na ETAR de Paço de Sousa 
 (Fonte: Penafiel TV, 2015). 
 
“A cobertura, normalmente é de origem sintética, ela é aplicada de maneira a reduzir o 
ruído gerado pela bomba, cumprindo as normas de segurança de trabalho e com isso eliminar os 
efeitos da dilatação térmica do parafuso de Arquimedes” (Landustrie, 2012, p.32). 
 
No caso de águas residuais, ajuda na emissão de aerossóis e a controlar os odores. 
 
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2.2 PRINCIPAIS COMPONENTES ENVOLVENTES DO PARAFUSO 
 
A sistemática que envolve a bomba de parafuso é constituída por vários mecanismos 
que possuem diferentes funções. 
Na Figura 4, podemos verificar um esquema geral e simples do parafuso de 
Arquimedes, mencionando os principais componentes envolventes no parafuso de Arquimedes: 
Acionamento, mancal superior, parafuso, mancal inferior. 
 
 
 
Figura 4 - Parafuso de Arquimedes 
Fonte:(Centro Projekt do Brasil, 2011,p.2 ).
 
 
“Os parafusos de Arquimedes podem também ser instalados em infraestruturas 
sub terr âneas ”. (Motta, 1982). 
 
 
2.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO PARAFUSO NA ATUALIDADE 
 
O parafuso de Arquimedes como todo equipamento elevatório existe vantagens e 
desvantagens, as quais deverão ser consideradas para a escolha de bombas em projetos de 
instalações elevatórias. 
As vantagens técnicas dos parafusos de Arquimedes, descritas em catálogos pelos 
seguintes fabricantes: Spaans Babcock e Lakeside Equipment Corporation são : 
 A vantagem principal de uma bomba de parafuso é a sua extraordinária 
confiabilidade. 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). 
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 O desgaste mecânico dos componentes do parafuso de Arquimedes, normalmente, 
advém da redução do atrito devido às baixas velocidades de operação. A simples manutenção 
preventiva inclui apenas troca de óleo e verificação dos pontos de lubrificação (Lakeside Equipment 
Corporation, 2004). 
 Por causa da estrutura aberta e grande passagem entre os vôos, uma bomba de 
parafuso pode bombear esgoto bruto sem a necessidade de uma tela grossa antes da bomba. Ambos 
os detritos flutuantes e sólidos pesados são simplesmente levantados. Isso economiza 
consideravelmente nos custos de equipamentos para uma tela grossa ou manutenção! (Spaans 
Babcock, 2018) 
 Quando o nível de entrada de água diminui, no fluxo de tempo seco, a bomba de 
parafuso "automaticamente" bombeia menos água. Não é necessário nenhum sistema de controle 
para adaptar o desempenho da bomba. (Spaans Babcock, 2018) 
 Aplicável em situações com grande variação de caudais (artigo 174º do DR 29/95, 
de 23 de Agosto) com pequena redução de eficiência. Este equipamento funciona a uma eficiência 
constante e elevada, existindo um ajuste automático da capacidade da bomba de elevação de acordo 
com as características do afluente. 
 Evita problemas de desgaste dos sólidos em suspensão sob a superfície do 
equipamento. (Lakeside Equipment Corporation, 2004). 
 Bombas helicoidais com vida útil típica entre 20 e 40 anos não são incomuns. 
(Spaans Babcock, 2018) 
 
As desvantagens consistem no seguinte: 
 
 Aplicável a pequenas alturas de elevação, de acordo com artigo 174º do DR 29/95, 
de 23 de Agosto. A altura de elevação será no máximo 7m ou 10m. Com isso, em caso de 
necessidade de alturas superiores, será necessário dispor os parafusos de Arquimedes em duplo 
estágio para vencer uma maior diferença de altura. 
 Requer de espaço, na horizontal, para a instalação. Assim sendo, será limitado pela 
distância que separa os pontos de elevação (RODRIGUES, 2001 apud GONÇALVES, 2015, p. 53). 
 Com o fim de vida útil do parafuso de Arquimedes, existem grandes dificuldades 
com a sua manutenção, isto porque é difícil encontrar peças de reposição, com isso acaba elevando 
o custo da manutenção do equipamento (RODRIGUES, 2001 apud GOLÇALVES, 2015, p.53 ). 
. 
 
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2.4 APLICABILIDADES DO PARAFUSO DE ARQUIMEDES 
 
Segundo o autor Gonçalves (2015 p.53), o parafuso de Arquimedes tem sua 
aplicabilidade bem variada, ela se encontra em indústria, no tratamento de efluentes industriais e 
domésticos, na produção de energia em água doce, drenagem nos solos, em drenagem de águas 
residuais, entre outros. 
Em saneamento, é muito utilizado em situações onde o líquido é viscoso, em muitas 
situações com mistura de detritos grossos ou outros sólidos, sendo assim, a massa líquida estão 
isenta de tratamento prévio. 
O Gonçalves, (2015) afirma que as instalações elevatórias com parafusos de 
Arquimedes podem ser adotadas nos seguintes sistemas de saneamento: 
 
 Drenagem de Águas Residuais 
 
Com relação ao sistema de drenagem de água residual, o parafuso de Arquimede pode 
ser usado em emissários e coletores quando, utilizado em pequenas alturas de elevação, que 
pretende ultrapassar o desnível do terreno para, em seguida, permitir o transporte gravitacional da 
água residual. 
Hoje em dia nas grandes civilizações, a rede de esgotos e águas residuais direciona a 
água para estações de tratamento (ETAR). Logo em seguida ela é separada em parte sólida e 
liquida, na qual a parte sólida é aproveitada como adubo e a parte liquida, após passar por 
tratamentos complementares, poderá ter diversas finalidades, inclusive para alimentação. 
 
 Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) 
 
A Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), que no Brasil é conhecida 
também por Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), é um sistema de infraestrutura que faz o 
tratamento das águas residuais de origem industrial e/ou domestica, habitualmente chamadas 
de esgotos sanitários, que acabam indo para os mares ou rios com um nível de poluição aceitável 
através de um emissário, conforme o que rege na legislação vigente de meio ambiente. 
Em uma ETAR, a água residual passa por diversos processos de tratamento com a 
finalidade de separar ou diminuir a quantidade de material poluente da água. 
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A bomba de Arquimedes ou parafuso de Arquimedes na maioria das vezes é aplicado à , 
cabeça da ETAR, ou seja, ela se encontra no início da obra logo na entrada. Com o aumento do 
afluente brutoaté o processo de gradagem, na maioria das vezes é utilizado o recurso do parafuso 
de Arquimedes, sendo assim efetuado até uma cota capaz de acionar o transporte gravítico até 
chegar ao final da linha líquida, pois o perfil hidráulico do método de tratamento explica assim a 
sua elevação inicial. 
 
3. MATERIAL E MÉTODOS 
 
A metodologia utilizada na elaboração da pesquisa foi realizada um levantamento de 
coleta de dados envolvendo materiais bibliográficos, em artigos publicados por meio digital com os 
objetivos proposto para o embasamento da pesquisa, sendo de grande ajuda para a construção 
teórica. A pesquisa foi desenvolvida através de pesquisa bibliográfica, com método qualitativo e 
quantitativo, buscando compreender determinadas expectativas. 
A estrutura do trabalho foi realizada, através de pesquisas em artigos de internet 
utilizando falas de autores que dessem embasamento a pesquisa. Na primeira etapa aconteceu com 
fechamento, onde procuramos citações de autores para a fundamentação da pesquisa realizada; no 
segundo momento houve a escolha do tema, subtema, pergunta chave que seria o problema que 
gostaríamos de pesquisar a partir de um determinado questionamento e uma descr ição respondendo 
de maneira dissertativa porque o tema e a pergunta são importantes para nossa vida profissional, 
nosso curso e para a sociedade; já na terceira fase foi realizada a escolha dos objetivos geral e 
específicos; na quarta etapa foi desenvolvida a metodologia aplicada por referências bibliográficas, 
fazendo também o levantamento de dados; no quinto momento descrevemos a população amostra e 
a análise dos resultados; chegando à sexta fase desenvolvemos a introdução e início da revisão 
bibliográfica; o sétimo momento ocorreu à realização de toda a pesquisa finalizando o artigo 
científico. 
 O texto foi estruturado em três capítulos onde faz um breve histórico do Parafuso de 
Arquimedes; o segundo aborda quais as características do parafuso de Arquimedes; o terceiro 
descreve sobre os principais componentes o quarto foi vantagens e desvantagens do parafuso de 
Arquimedes e o quinto foi sobre aplicabilidades sobre o parafuso de Arquimedes. Foram seis os 
autores que contribuíram para a fundamentação desse trabalho, onde destacaram a importância do 
Parafuso de Arquimedes, proporcionando flexibilidade e resultados. Dentre eles destacamos: 
Gonçalves (2015), Motta (2018), Pierra (2018), Pires (2016), Spans (2018), Landustrie (2018). 
 
 
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3.1MATERIAIS 
Na estrutura do protótipo utilizaram-se materiais fora de uso (reciclados) são eles: 
Madeira, cano de PVC, parafusos para madeira, mangueira, conexões hidráulica, pregos, rolamento, 
cola. 
 
 
3.2 MATERIAL FOTOGRÂFICO 
 
Ut ilizou-se máquina fotográfica para registrar o passo a passo da montagem do 
protótipo do parafuso de Arquimedes. 
 
3.3 MÉTODOS DE MONTAGEM 
 
O protótipo utilizado contém uma base de madeira em forma de L, sendo que ao fixar o 
cano de PVC sobre a base acabou formando um ângulo de inclinação ascendente de 28 Instalou- º. se 
mangueira flexível de PVC entre o recipiente inferior e o recipiente superior para melhor 
observação da eficiência do bombeamento, também se utilizou um rolamento para melhorar o giro 
da manivela. 
 
 
Fonte: Própria (2018) 
 
 
 
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4. RESULTADO E DISCUSSÃO 
 
 Dados experimentais para o parafuso de Arquime des 
Na primeira fase, coletaram- informações dos itens que foram utilizados para a se
confecção do prototico de parafuso de Arquimedes. 
Tabela 1: Massa e dimensão do parafuso de Arquimedes. 
Parafuso de Arquime des 
Materiais Quantidade 
Tubo de PVC 32 mm 58cm 
Conexão hidráulica de PVC 4 Pç 
Base de fixação 1 Pç 
Rolamento 1 Pç 
Mangueira de silicone 5/8” com 55 cm 
Suporte em L 1 Pç 
 
 Determinação da massa especifica de líquidos 
Através do protótipo montado com os materiais utilizados na tabela 1 foi possível 
construir a tabela 2, onde se utilizou um recipiente de 1 litro de água e no outro teste realizou-se 
com recipiente de 1 litro de óleo vegetal. 
Em seguida analisou-se a massa, volume e densidade de ambos os produtos. 
Tabela 2: Amostra, massa, volume e densidade: 
Amostra Massa (G) Volume (ml) Densidade 
Água 1000 1000 997 Kg/ m³ 
Óleo vegetal 900 1010 0,891 Kg/ m³ 
 
Na tabela 3 realizou-se o teste de bombeamento no prototico. O teste realizou-se com 
água e o segundo teste com óleo vegetal. 
Tabela 3:Resultado, rotação, produto e inclinação 
Produto Inclinação Mangueira Rotação Resultado 
Água 28º 5/8 ” 60 rpm 128 ml/min 
Óleo vegetal 28º 5/8 ” 60 rpm 69 ml/min 
 
 
No primeiro fluido: A água verificou- a movimentação de 128 ml a cada 60 segundos. se