Portal de Eventos da ULBRA., XVIII SALÃO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA

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OTIMIZAÇÃO GEOMÉTRICA DO PARAFUSO DE ARQUIMEDES
Lucas José Frizon, Luiz Silvio Scartazzini

Última alteração: 23-10-2012

Resumo


O parafuso de Arquimedes é uma das mais antigas máquinas hidráulicas, utilizado para bombeamento de água.  Atualmente testes estão sendo realizados, com o sentido de funcionamento inverso do parafuso, servindo desta forma como turbina em micro centrais geradoras de eletricidade - CGH. Neste layout, pode ser utilizado em pequenas quedas d’água que possuam vazão de até 10 m³/s. No Brasil a utilização do parafuso de Arquimedes como turbina ainda é inexistente. A proposta deste trabalho foi a montagem de protótipos para que se desenvolvesse um ótimo design para esse equipamento. Para o desenvolvimento do parafuso de Arquimedes foram construídos modelos que possuem o sistema de transmissão da rotação do parafuso para um gerador. Este sistema foi construído com eixos de aço 1020 sustentados por buchas de poliacetal. A usinagem das buchas e do eixo do parafuso foi realizada em uma fresadora CNC; para a calha selecionou-se uma placa de aço galvanizado que, após recortada, foi calandrada com diâmetro interno de 115 mm, conferindo uma folga de 2,5 mm entre a helicoide e a parede da calha. A estrutura de fixação desta calha em que o parafuso fica disposto, foi construída com ferro tubular, permitindo o encaixe entre as peças do parafuso para oportunizar a variação de ângulos. Realizaram-se testes com o protótipo construído, para que se determinasse o melhor ângulo e a máxima vazão de engolimento de água que permitissem a maior rotação do conjunto. Posteriormente foram usinados outros parafusos, testando diferentes comprimentos, diâmetros de eixo, diferentes números de helicoidais e passos da helicoide. Para cada modelo, foi testado o melhor ângulo de inclinação do eixo do parafuso em relação ao solo e também se verificou qual a máxima vazão que fornecia a maior rotação. O maior protótipo apresentou problemas no sistema de buchas, pois este gerou muito atrito. Isto foi corrigido substituindo as buchas por rolamentos. Também foi necessário ajustar a distância entre a helicoide e a calha, inicialmente superior a 2,5 mm, agora fixada em 1 mm. Os protótipos menores apresentaram maior rendimento quando se aumentou o comprimento do parafuso e o passo dos helicoides, além da adição de mais filetes destes. Estão sendo programados testes com sistema de geração de energia elétrica, acoplando um gerador ao eixo do parafuso, para que se obtenham resultados sobre o rendimento do protótipo quando sua aplicação é focada em produção de energia. Caso os resultados obtidos sejam atraentes, será necessária uma verificação de custos relacionados à eficiência da turbina para unidades maiores, com fins comerciais.