Ver o código fonte de «Parafuso de Arquímedes»

[[Ficheiro:Archimedes.png|miniatura]]
Un '''parafuso de Arquímedes''' é unha [[máquina]] gravimétrica helicoidal empregada para a elevación de auga, fariña, cereais ou material escavado. Adoita considerarse que o inventou no século III&nbsp;a.C. [[Arquímedes]], do que recibe o seu nome, aínda que é moi probable que xa se utilizase no [[antigo Exipto]] en épocas anteriores.<ref>[http://www.treccani.it/enciclopedia/coclea_%28Enciclopedia-Italiana%29/ Enciclopedia italiana treccani.it, voz «còclea»] {{it}}</ref> É un cilindro oco, situado sobre un plano inclinado, que permite elevar o corpo ou fluído situado por baixo do eixe de xiro. Desde a súa invención empregouse para o bombeo. É un [[parafuso sen fin]] polo seu circuíto infinito.

== Historia ==
O parafuso de Arquímedes é a bomba de desprazamento positivo máis antiga coñecida.<ref name="Stewart">{{cita libro| last = Stewart| first = Bobby Alton|author2=Terry A. Howell| title = Encyclopedia of water science| publisher = CRC Press| year = 2003| location = USA| page = 759| url = https://books.google.com/books?id=5cP-81xDWuwC&pg=PA759| isbn = 0-8247-0948-9}}</ref> Os primeiros rexistros do aparato remóntanse ao Exipto helenístico antes do século III a.C.<ref name="Stewart"/><ref name="Britannica">{{cita enciclopedia| title = Screw| encyclopedia = Encyclopædia Britannica online| publisher = The Encyclopaedia Britannica Co.| year = 2011| url = http://www.britannica.com/EBchecked/topic/529876/screw| access-date = 2011-03-24}}</ref> O parafuso exipcio, usado para levantar auga do [[Nilo]], estaba composto por tubos enrolados arredor dun cilindro; a medida que xira toda a unidade, a auga elévase dentro do tubo en espiral ata a cota máis alta. Un deseño de bomba de parafuso posterior de [[Exipto]] tiña unha rañura en espiral cortada no exterior dun cilindro de madeira maciza e despois o cilindro estaba cuberto por táboas ou follas de metal que cubrían de preto as superficies entre as rañuras.<ref name="Stewart"/>

Algúns investigadores propuxeron que este dispositivo foi usado para regar os [[xardíns colgantes de Babilonia]], unha das [[sete marabillas do mundo]] antigo. Unha inscrición cuneiforme do rei asirio [[Senaquerib]] (704–681&nbsp;a.C.) foi interpretada por [[Stephanie Dalley]]<ref>Stephanie Dalley, ''The Mystery of the Hanging Garden of Babylon: an elusive World Wonder traced'', (2013), OUP {{ISBN|978-0-19-966226-5}}</ref> para describir parafusos de fundición en bronce uns 350 anos antes. Isto é consistente co autor clásico [[Estrabón]], que describe os xardíns colgantes como irrigados por parafusos.<ref name=DO>{{cita publicación periódica|last1=Dalley|first1=Stephanie|last2=Oleson|first2=John Peter|date=2003|title= Sennacherib, Archimedes, and the Water Screw: The Context of Invention in the Ancient World|pages=1–26|journal=[[Technology and Culture]]|volume=44|issue=1|url=https://muse.jhu.edu/article/40151/|doi=10.1353/tech.2003.0011}}</ref>

A bomba de parafuso foi introducida máis tarde desde Exipto a Grecia.<ref name="Stewart"/> Foi descrito por [[Arquímedes]],<ref name="Oleson 2000 242–251">{{harvnb|Oleson|2000|pp=242–251}}</ref> con motivo da súa visita a Exipto, contra o 234&nbsp;a.C.<ref name="Haven">{{cita libro| last = Haven| first = Kendall F.| title = One hundred greatest science inventions of all time| publisher = Libraries Unlimited| year = 2006| location = USA | pages = 6–| url = https://books.google.com/books?id=0gBwjLTUzEMC&q=screw+history+invented&pg=PA7| isbn = 1-59158-264-4}}</ref> Esta tradición pode reflectir só que o aparello era descoñecido para os gregos antes dos [[período helenístico|tempos helenísticos]].<ref name="Oleson 2000 242–251"/> Arquímedes nunca reclamou crédito pola súa invención, mais 200 anos despois foille atribuída por [[Diodoro Sículo|Diodoro]], quen cría que Arquímedes inventara a bomba de parafuso en Exipto.<ref name="Stewart"/> As representacións de parafusos [[antiga Grecia|gregos]] e [[Imperio Romano|romanos]] mostran que estaban accionados por un ser humano que pisaba a carcasa exterior para converter todo o aparello nunha soa peza, o que requiriría que a carcasa estivese unida rixidamente ao parafuso.

O enxeñeiro alemán [[Konrad Kyeser]] equipou o parafuso de Arquímedes cun mecanismo de manivela na súa ''[[Bellifortis]]'' (1405). Este mecanismo substituíu rapidamente a antiga práctica de facer funcionar a bomba pisando.<ref>{{harvnb|White, Jr.|1962|pp=105, 111, 168}}</ref>

== Deseño ==
[[Ficheiro:Archimedes screw design parameters.webp|miniatura|Deseño dun parafuso de Arquímedes]]
Consiste nun parafuso (superficie helicoidal que rodea un cilindro) dentro dun tubo. O movemento deste aparato conséguese grazas a un muíño ou por traballo manual. Debido a que o parafuso rota, este fai que o líquido que se atopa debaixo ascenda pola superficie helicoidal que o rodea. Se cae auga dunha sección, esta se recolle pola seguinte, que probablemente faga que suba de novo. Porén, este feito reduce a eficiencia do parafuso.

Nalgúns deseños, o tubo que rodeo o parafuso tamén rota á vez que este en vez de quedar fixo. O parafuso podería estar selado con resina ou algún outro adhesivo na súa parte exterior. Así mesmo pode fundirse sobre unha peza de bronce. Existen descricións dos que usaban os gregos e os romanos, que se valían da forza humana para poñelos en movemento na carcasa, de forma que todo era unha peza.

Os estudos mostran que o volume de fluxo que pasa a través dos parafusos de Arquímedes é función da profundidade de entrada, do diámetro e da [[velocidade de rotación]] do parafuso.<ref name=":3">{{cita libro|last=YoosefDoost|first=Arash|title=Development of an Equation for the Volume of Flow Passing Through an Archimedes Screw Turbine|date=2021|url=http://link.springer.com/10.1007/978-3-030-64715-5_2|work=Sustaining Tomorrow|pages=17–37|editor-last=Ting|editor-first=David S.-K.|place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-030-64715-5_2|isbn=978-3-030-64714-8|access-date=2021-07-09|last2=Lubitz|first2=William David|editor2-last=Vasel-Be-Hagh|editor2-first=Ahmad}}</ref> Polo tanto, podería utilizarse a seguinte ecuación analítica para deseñar parafusos de Arquímedes:<ref name=":1">{{Cita publicación periódica|last=YoosefDoost|first=Arash|last2=Lubitz|first2=William David|date=xaneiro de 2021|title=Archimedes Screw Design: An Analytical Model for Rapid Estimation of Archimedes Screw Geometry|url=https://www.mdpi.com/1996-1073/14/22/7812|journal=Energies|language=en|volume=14|issue=22|pages=7812|doi=10.3390/en14227812}}</ref>

<math>D_O = (16\pi Q}/{\sigma\omega (2\theta_O-sin2\theta_O)-\delta^2(2\theta_i-sin(2\theta_i))^{1/3}</math>

onde <math>D_O</math> está en <math>(m)</math>; <math>\omega</math> é a velocidade de rotación do parafuso en (<math>rad/s</math>) e <math>Q</math> é a taxa de fluxo volumétrico en (<math>m^3/s</math>).

Baseándose nos estándares comúns que empregan os deseñadores de parafusos de Arquímedes, esta ecuación podería simplificarse a:<ref name=":4">{{Cita publicación periódica|last=YoosefDoost|first=Arash|last2=Lubitz|first2=William David|date=decembro de 2021|title=Design Guideline for Hydropower Plants Using One or Multiple Archimedes Screws|url=https://www.mdpi.com/2227-9717/9/12/2128|journal=Processes|language=en|volume=9|issue=12|pages=2128|doi=10.3390/pr9122128}}</ref>

<math>D_O\approx \eta Q^{3/7}</math>

O valor de <math>\eta</math> pode simplificarse usando o grafo <math>\eta</math><ref name=":1" /> ou o grafo <math>\Theta</math>.<ref name=":4" /> Coa determinación de <math>D_O</math> os outros parámetros para o deseño poden ser calculados de xeito doado empregando paso a paso un método analítico.<ref name=":1" />

== Usos ==
[[Ficheiro:Archimedes-screw one-screw-threads with-ball 3D-view animated small.gif|miniatura|Funcionamento dun parafuso de Arquímedes]]
Ademais do uso nos sistemas de regadío, empregouse para a recuperación de terra nos [[Países Baixos]], entre outros. Obtense a terra do mar e a auga que trae bombéase fóra da área pechada, comezando o proceso de drenaxe da terra para o seu uso na agricultura.

Tamén foi utilizado polo enxeñeiro de solos John Burland en 2001 para estabilizar a [[torre de Pisa]]. Retiráronse pequenas cantidades de subsolo saturado de auga por debaixo da parte norte da torre. Desta forma corrixiuse a súa inclinación.

Emprégase nas plantas de tratamento de augas residuais, xa que deben enfrontarse a diferentes taxas de fluxo e con sólidos en suspensión. Fan uso del aparatos como sopradores de neve ou elevadores de gran. Atópase o mesmo principio aplicado en [[piscifactoría]]s, onde os usan para levantar os peixes de xeito seguro e transportalos a outro lugar. Así, evítase a manipulación física dos peixes.

Non só serve para transportar auga, senón tamén corpos, como os grans nos sistemas de [[silo (depósito)|silos]]. Os parafusos de Arquímedes tamén se usan nas [[fonte de chocolate|fontes de chocolate]].

== Variantes ==
O parafuso de Arquímedes tamén se emprega para a acción inversa ás anteriores. A auga vértese pola parte superior do parafuso, facéndoo xirar. Isto permite obter enerxía facendo que o parafuso accione un xerador eléctrico. Existen moitas centrais que utilizan este método, como Sttle Hydro e Hydro Torrs, dous proxectos microeléctricos que están a operar en [[Inglaterra]].

== Notas ==
{{listaref|30em}}

== Véxase tamén ==
{{Commonscat}}
=== Bibliografía ===
* Kantert, P. J.: ''Manual for Archimedean Screw Pump'', Hirthammer Verlag 2008, ISBN 978-3-88721-896-6.
* Kantert, P. J.: ''Praxishandbuch Schneckenpumpe'', Hirthammer Verlag 2008, ISBN 978-3-88721-202-5.
* Kantert, P. J.: ''Praxishandbuch Schneckenpumpe'' - edición 2, DWA 2020, ISBN 978-3-88721-888-1.
* Oleson, John Peter (1984), ''Greek and Roman mechanical water-lifting devices. The History of a Technology, Dordrecht: D''. *Reidel, ISBN 90-277-1693-5
* Oleson, John Peter (2000), ''"Water-Lifting", in Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History'', 2, Leiden, pp. 217–302 (242–251), ISBN 90-04-11123-9
* White, Jr., Lynn (1962), ''Medieval Technology and Social Change'', Oxford: Clarendon Press
=== Outros artigos ===
* [[Máquina hidráulica]]
* [[Bomba hidráulica]]
=== Ligazóns externas ===
*[https://www.cs.drexel.edu/~crorres/screw/screw.pdf ''The Turn of the Screw: Optimal Design of an Archimedes Screw''], por Chris Rorres, PhD.
*[http://demonstrations.wolfram.com/ArchimedeanScrew/ "Parafuso de Arquímedes"] por Sándor Kabai, [[Wolfram Demonstrations Project]], 2007.
*[https://students.com/archimedes%20screw "Exemplos de parafusos de Arquímedes"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20211225122841/https://students.com/archimedes%20screw |date=25 de decembro de 2021 }}, 2021

{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Máquinas ferramenta]]