Correia

Correia na mecânica, é uma cinta de material flexível, normalmente feita de camadas de lonas e borracha vulcanizada, que serve para transmitir a força e movimento de uma polia ou engrenagem para outras

História

A origem e a difusão do uso das correias industriais remetem à revolução industrial. Com a crescente necessidade de se obter produtos em larga escala rapidamente, foi preciso desenvolver sistemas mecânicos confiáveis, robustos e que funcionassem adequadamente. As correias industriais surgiram justamente com o objetivo de proporcionar que todas as engrenagens do maquinário de uma fábrica trabalhem corretamente, sem que haja sobrecargas ou atrasos em alguma etapa. As correias planas foram as primeiras da séries de correias industriais a serem usadas na indústria moderna, sendo confeccionada em couro e outros materiais que permitissem uma maior resistência a atritos e as forças aplicadas pelo maquinário, além de permitir transportes à longa distância dentro da unidade fabril. Embora eficientes na transmissão de grandes forças e cargas por longas distâncias, as correias planas desalinhavam-se facilmente, o que implicava em interromper o processo produtivo até resolver o problema. Para sanar esse defeito, foram desenvolvidos, ao longo da primeira metade do século XX, novos tipos de correias industriais que proporcionassem uma maior eficiência no processo produtivo. Assim, surgiram as correias industriais em V, cujo desenho compacto trazia inúmeras vantagens em relação às planas, sendo que a principal era uma melhor distribuição das cargas suportadas, evitando desalinhamentos constantes, e também colaboravam com o maior conforto ambiente, diminuindo o nível de ruído do maquinário. Embora tenha surgido com a promessa de substituir as correias industriais planas, esse novo tipo de correia industrial acabou servindo como complemento, sendo recomendado para uso em maquinas que possuam pouco espaço físico ou não necessite de grandes velocidades, pois elas são mais lentas que as planas. Enquanto as correias industriais em V são mais adequadas a ambientes compactos e que não exijam distância e velocidade, como motores automotivos e elevadores, as correias industriais planas são usadas ao longo do processo produtivo das principais fábricas em todos o mundo, garantindo uma eficiente e rápida produção em alta escala.

Introdução 

Correia é o elemento flexível, que pode ser composta de vários materiais e formas, responsável pela transmissão de rotação entre duas árvores paralelas ou reversas. Em sua forma mais simples, a transmissão por correias é composta por um par de polias, uma motriz (fixada ao eixo motor) e outra resistente.1 A transmissão por correia é bem adequada para utilizações em que a distância entre eixos rotativos é grande, e é usualmente mais simples e mais econômica que as outras formas alternativas de transmissão de potência. a transmissão por correia frequentemente elimina a necessidade de um arranjo mais complicado de engrenagens, mancais e eixos. Com discernimento apropriado de projeto, correias são usualmente silenciosas, de fácil reposição e, em muitos casos, em função da sua flexibilidade e capacidade de amortecimento, reduzem a transmissão de choques mecânicos e vibrações espúrias entre eixos.2 A transmissão de potência no conjunto só é possível quando existir atrito entre polia e correia, e o mesmo é obtido através de uma tensão inicial uniforme entre o conjunto.Quando em funcionamento essa tensão desaparece, nao fica uniforme e observa-se que enquanto um lado fica tensionado o outro fica frouxo, causando consideravelmente uma deformação na correia ("creep").De forma mais simples essa deformação pode ser explicada: um lado estica e o outro comprime(volta ao estado inicial).Outo fenômeno que pode acontecer em correias é o "deslize" cuja principal causa é uma tensão inicial insuficiente e/ou sobrecarga no eixo resistente, não dando o atrito necessário entre o conjunto(polia e correia). O fenômeno creep é inevitável, já o deslize pode ser evitado com a aplicação de uma tensão inicial correta na correia .1 

A simplicidade de instalação, as exigências mínimas de manutenção, a alta confiabilidade e a adaptação a uma variedade de aplicações, também são características da transmissão por correia. Porém, em função do escorregamento e/ou da fluência, a razão da velocidade angular entre dois eixos rotativos pode não ser constante, e as capacidades de transmissão de potência e de torque são limitadas pelo coeficiente de atrito e pela pressão de contato entre a correia e a polia. As correias são comercialmente disponíveis com diversas seções transversais.2 

Generalidades 

Podemos definir correias como elemento de transmissão de potência, de características, particulares. Nos dias de hoje, as correias ganham cada dia mais espaço na indústria devido à sua facilidade de manutenção, baixo custo, limpeza e proteção contra vibrações e sobrecargas. A correia é o elemento flexível, que pode ser composta de vários materiais e formas, responsável pela transmissão de rotação entre dois eixos paralelos. Em sua forma mais simples, a transmissão por correias é composta por um par de polias, uma motriz (fixada ao eixo motor) e outra resistente, e uma correia ou grupo delas. A transmissão de potência no conjunto só se verifica possível em decorrência do atrito existente entre polia e correia. Para se obter este atrito, deve-se montar o conjunto com uma tensão inicial que comprimirá a correia sobre a polia de forma uniforme. Entretanto, quando a transmissão está em funcionamento, observa-se que os lados da correia não estão mais submetidos à mesma tensão; isso ocorre uma vez que a polia motriz traciona a correria de um lado (lado tenso) e a folga do outro (lado frouxo). Essa diferença de tensão verificada entre os lados tenso e frouxo da correia é responsável pelo fenômeno de deformação da mesma, também conhecido como "creep". Este fenômeno pode ser explicado da seguinte maneira: na polia motriz, a correia entra tensa (tração F1) e sai frouxa (tração F2); assim, à medida que a correia passa em torno da polia, a tensão diminui, gradualmente, de F1 para F2, e a correia sofre uma contração também gradual. Em conseqüência disso, sai da polia um comprimento menor de correia do que entra, uma vez que a correia perde um pouco do seu alongamento ao mover-se em torno da polia. Já na polia resistente, o fenômeno se repete, mas inversamente. Outro fenômeno que pode acontecer em transmissões por correias é o deslize, sendo este conseqüência de uma tensão inicial insuficiente ou de uma sobrecarga excessiva no eixo resistente, o que causa uma compressão insuficiente da correia sobre a polia, não desenvolvendo o atrito necessário entre elas. O deslize e o “creep” são fenômenos que se processam à custa de potência do eixo motor e que, portanto, diminuem o rendimento da transmissão. O “creep” é um fenômeno inevitável, conseqüência da elasticidade dos materiais, mas as perdas de potência dele decorrentes são pequenas e não afetam de modo sensível a qualidade da transmissão. Por outro lado, o deslize, quando excessivo, pode não somente diminuir apreciavelmente o rendimento da transmissão, mas também gerar calor capaz de danificar a superfície da correia. O deslize pode ser evitado com a aplicação de uma tensão inicial correta na correia. 3 

Tipos de correias 

Correias lisas

Também conhecidas como correias planas, chatas ou de seção retangular, são utilizada geralmente para transmitir força em máquinas grandes, sendo o modelo mais simples de correias.5 Trabalham com grandes unidades de força e rotações (até 500 hp com 10.000 rpm). Necessitam de alinhamento preciso das polias para que o sistema não se desencaixe, pois não possui bordas que a mantenha em seu local em casos de desalinhamento, além de polias especiais com centralizadores.6 

Existem 2 tipos de correias chatas com seção retangular 7 : 

Correias chatas de couro: o couro empregado é o das partes dorsais de peles de bovinos curtidas em tanino e cromo. As de maior resistência são as EXTRAMULTOS, preparadas com um ou mais extratos de nylon recobertos, em uma ou ambas as superfícies, por um extrato de couro ao cromo que vai diretamente em contato com a polia. 

Correias planas a anel contínuo HEVALOID HV e HEVAFLEX: são correias planas, para altas e altíssimas velocidades. As HEVALOI HV apresentam um núcleo de algodão a fibra longa, cobertura de borracha natural e espessura de 1,6 mm. As correias HEVAFLEX têm um núcleo de fibra sintética e espessura total de 1 mm. Além da característica da falta de junção (anel contínuo), têm a vantagem de serem finas e não apresentarem vibrações, nem mesmo às velocidades elevadíssimas empregadas, por exemplo, nas retificadoras. 

Correias dentadas ou Correias sincronizadoras 

São modelos utilizado geralmente por motores de quatro tempos, onde não pode haver alteração na relação, o que ocasionaria falha nos tempos. 

O sincronismo ocorre entre o pistão e as válvulas para que a explosão e a exaustão ocorram no tempo certo. 

Correias sincronizadoras ou correias dentadas, são correias em que o torque e a potência transmitidos para a polia não dependem do atrito para tal tarefa. Isso ocorre porque a correia dentada se encaixa nos canais da roda dentada. Esse encaixe promove uma velocidade angular constante sem deslizamento ou fluência. A transmissão por correias dentadas é feita de modo que os dentes da correia não saltem dos canais da roda dentada, por isso existe uma necessidade de uma pré-carga mínima evitando o salto dos dentes quando se dá a partida ou quando se para a transmissão. Em consequência da rigidez dos cordonéis a uma imperceptível mudança no comprimento da correia ou do passo do dente. Em função disso, a medida em que cada dente da correia engrena com os canais da polia, o encaixe permanece até o fim do engrenamento. O perfil do dente e o passo da correia assim como o perfil do dente e o passo da polia são fabricados de maneira suave para manter uma uniformidade entre o dente e o passo da correia junto com o dente e o passo da polia, tendo um encaixe o mais uniforme possível. Em sua maioria os dentes das correias dentadas tem o perfil trapezoidal, porém para usos mais pesados o perfil do dente é modificado para se obter uma maior seção transversal de cisalhamento promovendo uma redução de tensão de cisalhamento no dente da correia. As correias dentadas tendem a operar com suavidade e silêncio e não à variação de velocidade por ação poligonal como à em transmissão por corrente. O perfil helicoidal é bastante utilizado para usos de transmissão síncrona, para operações que exigem suavidade, silêncio e dentes mais resistentes, um exemplo disso são as engrenagens com dentes helicoidais.2 

Correias em V 

Foram desenvolvidas em 1917 por John Gates da Gates Rubber Company. Utilizadas por motores que necessitam girar mais de duas polias (às vezes quatro), são construídas com material mais resistente devido o maior esforço. Trabalham com rotações entre 1000 e 7000 rpm. As correias em V são utilizadas somente em transmissões em árvores paralelas, são correias em que a cada volta de operação, os cordonéis estão sujeitos a diferentes cargas trativas como flexão cíclica que é função do diâmetro da polia e uma constante componente da força centrifuga. Tais forças cíclicas em média não são nulas,sugerindo assim que a falha por fadiga tem grande probabilidade de ser uma falha para correias em V. Existe uma variação de tração que ocorre entre os cordonéis causada pela largura da correia em V em consequência do efeito cunha em um dos canais mais estreitos da polia.Em função da má distribuição não uniforme dos cordonéis, os cordonéis laterais estão submetidos a maiores cargas variáveis por cordonel do que os cordonéis internos, portanto o pico de tensão variável ocorre nos cordenéis laterais. É utilizado com frequência o fator de cordonel lateral, similar ao fator de concentração de tensões, para calcular as tensões dos cordonéis laterais em função da tensão media dos cordonéis. Assim a tensão média dos cordonéis pode ser calculável para qualquer seção da correia.2 A fadiga de correias em V é uma função de tensões cíclicas máximas e mínimas experimentadas pela correia durante o carregamento com média não nula dos cordonéis. A equação de deslizamento é dada por: 

As equações que definem as tensões médias e alternadas do cordonel lateral, baseadas em conceitos de equilíbrio, são dadas por: 

onde, 

Tte = tração real no cordonel lateral do lado tenso da correia - Tt

Tfe = tração real no cordonel lateral do lado frouxo da correia - Tf

Tbe = tração no cordonel lateral devida à flexão

Tce = tração no cordonel lateral devida à força centrífuga

Ac = área nominal de cada cordonel

Valores máximos das correias em V

potência de 1100 kW (~1500 CV); 

velocidade tangencial de 26 m/s; 

relação de transmissão ideal até 1:8; 

relação de transmissão máxima 1:15; 

rendimento de transmissão de 0,95 a 0,98. 8 

Composição das Correias 

As correias eram fabricadas originalmente com cordões de altíssima qualidade de fibra de algodão como cordonéis.Os cordonéis são embutidos em matrizes de borracha natural para reduzir flexibilidade e aumentar o coeficiente de atrito na superfície da correia e também para aumentar a transferência de torque e potência, com o desenvolvimento de correias de maior capacidade e confiabilidade durante e depois da Segunda Guerra Mundial foram desenvolvidos novos materiais para cordonéis com maior resistência e rigidez,a borracha natural então foi substituída pela borracha sintética na fabricação de correias.Os cordonéis de alta performance são usualmente feitos de tiras de poliamida ou cordonéis de poliéster para correias planas; cordonéis de poliéster ou cordonéis aramida para correias V cordões de fibra de vidro ou de aço para correias dentadas, e fibras de poliéster, fibra de vidro ou aramida para correias em V convencionais ou de grande capacidade. A matriz para todos os tipos de correia é tipicamente a borracha sintética, frequentemente o Neoprene, para aumentar a resistência ao óleo, calor e ozônio. O material de revestimento da correia é normalmente de tecido de algodão ou de náilon impregnado com borracha.A grande maioria das correias utilizadas em máquinas industriais são aquelas constituídas de borracha revestida de lona. Essas correias apresentam cordonéis vulcanizados em seu interior para suportarem as forças de tração.sintética.9  

Nomenclatura de correias e polias

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- FORÇA ELÁSTICA DE TRAÇÃO NO RAMAL TENSO; 

- FORÇA ELÁSTICA NO RAMAL FROUXO; 

- FORÇA ELÁSTICA CENTRÍFUGA NA CORREIA; 

- FORÇA TANGENCIAL TRANSMITIDA PELA CORREIA; 

- COEFICIENTE DE ATRITO ENTRE A POLIA E A CORREIA TRANSMISSORA DE FORÇA; 

- ARCO DA POLIA PEQUENA ABARCADO PELA CORREIA (MEDIDA CIRCULAR); 

- RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO; 

- RAIO DA MENOR DA POLIA; 

- RAIO MAIOR DA POLIA. 

Nomenclatura somente para correias] 

- VELOCIDADE MÉDIA DA CORREIA EM m/s; 

- ESPESSURA DA CORREIA EM cm; 

- SEÇÃO TRANSVERSAL DA CORREIA EM cm2; 

- COMPRIMENTO DO PERCURSO DA CORREIA; 

- FREQUÊNCIA DE FLEXÃO POR SEGUNDO. 

Modos prováveis de falha] 

Todos os tipos de correias passam em torno de pelo menos duas polias que normalmente tem diâmetros distintos. Com exceção das correias dentadas, é necessário pré tracionar a correia forçando o afastamento entre as polias, induzindo uma força estática trativa inicial T0 nos cordonéis. Por sua vez, a tração inicial gera uma pressão normal entre a correia e a superfície de contato de cada polia. Isto permite a transmissão de potência em virtude da força de atrito disponível em cada interface de correia/polia. Quando a potência é aplicada na polia motora, a tração de um lado da correia é aumentada para um valor acima do nível de pré carga, em função do esticamento da correia, enquanto, no outro lado, a tração da correia decresce para um valor abaixo do nível de pré carga. A extensão de correia com a tração aumentada é chamada de lado tenso ou lado esticado (tração Tt), e a extensão com tração diminuída é chamada de lado frouxo (tração Tf). À medida que a correia, em movimento, passa repetidamente em torno das polias, em uma dada seção transversal os cordonéis são submetidos a carregamentos variáveis que variam de Tfa Tt e vice versa a cada volta, somada a uma força centrífuga trativa constante induzida Tc. A fadiga torna-se um modo provável de falha em correias em função do carregamento de tração cíclica com carga média não nula. 2 

Vantagens e desvantagens de se utilizar a transmissão por correias[editar] 

Transmitir potência de uma árvore à outra, sendo um dos elementos mais antigos e mais usados são as correias e as polias; 

Possuem baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistência ao desgaste e funcionamento silencioso; 

São flexíveis, elásticas e adequadas para grandes distâncias entre centros; 

Possuem grande versatilidade e campos de aplicação; 

A transmissão pode ser afetada por alguns fatores, dentre os principais a falta de atrito, pois quando em serviço, a correia pode deslizar e portanto não transmitir integralmente a potência; 

Podem transmitir grande quantidade de energia, sendo uma das formas mais utilizadas em sistemas de transmissão de potência; 

Possuem custos relativamente baixos; 

Tendem a proteger a unidade motora; 

Possuem rendimento entre 0,96 a 0,98, pois podem apresentar escorregamentos. 

Vantagens econômicas[editar] 

Padronização; 

Facilidade de montagem e manutenção (a disposição é simples e o acoplamento e o desacoplamento são de fácil execução); 

Ausência de lubrificantes; 

Durabilidade, quando adequadamente projetadas e instaladas. 

Vantagens em relação à segurança[editar] 

Reduzem significativamente choques e vibrações devido à sua flexibilidade e ao material que proporciona uma melhor absorção de choques e amortecimento, evitando a sua propagação; Limitam sobrecargas pela ação do deslizamento (podem funcionar como “fusível mecânico”); Funcionamento silencioso, diminuindo o nível de ruído de plantas industriais. 

Principais defeitos nas correias. 

Correias com os dentes cortados. 

Severo dano nos dentes da correia durante o uso. 

Desgaste incomum nas laterais da correia. 

Excessivo desgaste e quebra da correia. 

Corte longitudinal na correia. 

Flange da polia torta. 

Barulho excessivo na transmissão. 

Desgaste incomum em uma das laterais e corte no meio da correia. 

Desgaste anormal nas polias sincronizadoras. 

Correia amolecida no costado da correia. 

Principais causas destes defeitos 

Superfície de contato dos dentes insuficiente. 

Polia com o passo fora de especificação. 

Material da polia não recomendado. 

Desgaste anormal nas polias sincronizadoras 

Correia muito larga com alta velocidade 

Sobrecarga na correia sincronizadora. 

Tensão da correia muito alta 

Alinhamento incorreto dos eixos 

Barulho excessivo na transmissão 

Polia desalinhada. 

Presença de corpo estranho nas polias durante operação. 

Pressão lateral muito grande na correia. 

Corte longitudinal na correia. • Defeito nos flanges das polias. 

Correia correu sobre os flanges da polia. 

Defeitos nas polias. 

Correia correu sobre os flanges da polia. 

Transmissão subdimensionada. 

Tensão alta na correia 

Excessivo desgaste e quebra da correia. 

Excessivo desgaste e quebra da correia. 

Carga e pressão sobre a correia alta. 

Desalinhamento dos eixos e polias. 

Desgaste incomum em uma das laterais e corte no meio da correia. 

Defeitos nas polias. 

Desalinhamento dos eixos e polias. 

Sobrecarga na transmissão. 

Numero de dentes que se encaixam na polia insuficientes 

Transmissão subdimensionada. 

Altíssima tensão. 

Correia vincada antes ou durante a instalação 

Presença de corpo estranho na transmissão 

Principais soluções encontradas

Não vinque as correias. 

Instale polias e correias mais largas ou de maior capacidade de força. 

Aumente o diâmetro da menor polia. 

Remova qualquer corpo estranho, e proteja a transmissão. 

Tencione corretamente. 

Severos danos nos dentes da Correia. 

Instale correias e polias com maior capacidade de força ou aumente a largura das correias e das polias. 

Verifique o passo e troque a correia se necessário. 

Troque todas as polias. 

Alinhe corretamente os eixos. 

Alinhe corretamente as polias. 

Reduza a tensão da correia. 

Aumente a largura da correia e das polias. 

Troque todas as polias. 

Polia desalinhada. 

Pressão lateral muito grande na correia. 

Realinhe a polia. 

Realinhar os eixos. 

Reduza a tensão da correia. 

Aumente o diâmetro da polia. 

Aumente a largura ou o passo da correia. 

Reduza a largura da correia ou recalcule o acionamento. 

Realinhar os eixos e as polias, e tencionar corretamente. 

Remover o corpo estranho e proteger o acionamento. 

Utilize polias com materiais mais resistentes. 

Troque as polias pelo passo correto. 

Use uma polia padronizada. 

Correia amolecida no costado da correia. 

Efeitos de contaminação por água, óleos ou outras substâncias químicas. 

Instalação de Correias

A colocação das correias estão vinculadas a uma polia fixa a uma móvel, a polia móvel deve-se recuar aproximando da polia fixa e com esse procedimento não haverá perigo de danificar a correia.Não se recomenda colocar correias forçando-as contra a lateral da polia ou usar qualquer tipo de ferramenta para forçá-la a entrar nos canais da polia. Esses procedimentos podem causar o rompimento das lonas e cordonéis das correias. Após montar as correias nos respectivos canais das polias e, antes de tensioná-las, deve-se girá-las manualmente para que seus lados frouxos fiquem sempre para cima ou para baixo, pois se estiverem em lados opostos o tensionamento posterior não será uniforme. 9

 

Tensionamento de correias

O tensionamento de correias é realizado de 2 formas e exige a verificação dos seguintes parâmetros: 

tensão ideal: deve ser a mais baixa possível, sem que ocorra deslizamento, mesmo com picos de carga; 

tensão baixa: provoca deslizamento e, conseqüentemente, produção de calor excessivo nas correias, ocasionando danos prematuros; 

tensão alta: reduz a vida útil das correias e dos rolamentos dos eixos das polias. 

Na prática, para verificar se uma correia está corretamente tensionada, bastará empurrá-la com o polegar, de modo tal que ela se flexione aproximadamente entre 10 mm e 20 mm. 9 

Referências 

↑ a b Apostila da Universidade Paulista dos cursos de Engenharia Mecatrônica e Produção Mecânica Campus JK do Prof. MSc. Fernando Henrique Carrera 

↑ a b c d e f Collins, J. A. Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas: uma Perspectiva de Prevenção da Falha. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 

↑ Pereira, Ubirajara de Araujo; Machado, Abel de Oliveira., Correias e Cabos, Edições Engenharia, 1965. 

↑ Faires, Virgil Moring, Elementos Flexíveis de Máquinas, Livros Técnicos e Científicos Editora, 1975. 

↑ By Rhys Jenkins, Newcomen Society, (1971). Links in the History of Engineering and Technology from Tudor Times, Ayer Publishing. Page 34, ISBN 0836921674 

↑ http://www.ag.ndsu.nodak.edu/abeng/plans/nd4041-1.pdf Padrão de desenvolvimento de correias 

↑ Manfé, G.; Pozza, R.; Scarato, G. Desenho técnico mecânico. Editora Hemus. Volume 3. 

↑ Melconian, Sarkis (2008) Elementos de Máquinas. Página 539. 

↑ a b c Gordo, Nívia e Ferreira, Joel. Apostila de Elementos de Máquinas do Telecurso 2000 - Aula 28: Polias e Correias 

↑ Manual Da Construção de Máquinas. HEINRICH DUBBEL, F. SASS, C. BOUCHE, A. LEITNER 

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Arruelas

Uma arruela (português brasileiro) ou anilha (português europeu)1 , é um disco fino com um furo, geralmente no meio. Ela é utilizada normalmente para suportar a carga de um parafuso. Outras utilizações são como espaçadores, mola (arruelas onduladas), almofada de desgaste, e dispositivo de bloqueio (i.e. arruela de pressão: utilizada para que evite que a porca escape do parafuso com a trepidação).

Arruelas são geralmente metálicas ou de plástico. Parafusos de alta qualidade necessitam de arruelas temperadas para evitar a perda da pré-carga após a aplicação do torque. As gaxetas de borracha ou fibra que são utilizadas em torneiras para bloquear o fluxo (evitar vazamento) de água são algumas vezes coloquialmente referidas como arruelas; elas podem ser similares, contudo, arruelas e gaxetas são feitas de maneira diferente, e projetadas para funções diferentes.

Arruelas também são importantes pare evitar a corrosão galvânica, particularmente isolando parafusos de aço de superfícies de alumínio.

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Parafuso de Arquimedes

Parafuso de Arquimedes ou bomba de parafuso é uma máquina utilizada para transferir líquidos entre dois pontos com elevações diferentes. A sua invenção é atribuída a Arquimedes

Mecanismo

Esta máquina originalmente era constituída por um parafuso colocado dentro de um tubo cilíndrico oco. Pode ser vista como um plano inclinado (outramáquina simples) envolvido por um cilindro. A extremidade mais baixa é colocada na água e o parafuso é rodado (antigamente por um moinho de vento ou mesmo manualmente, atualmente por um motor elétrico). À medida que a extremidade inferior do tubo roda, este arrasta um determinado volume de água, que, à medida que o veio roda, vai deslizando para cima ao longo do parafuso até sair pela extremidade superior do tubo. 

O espaço entre o parafuso e o cilindro não tem que ser estanque, uma vez que a quantidade de água arrastada pelo tubo a cada volta é relativa à velocidade angular do parafuso. Além disso, a água em excesso na secção mais elevada do parafuso é vertida para a anterior e assim sucessivamente, atingindo-se um tipo de equilíbrio durante a utilização desta máquina, o que evita a perda de eficiência da mesma. 

O parafuso não tem que obrigatoriamente girar dentro do cilindro, mas pode girar em conjunto com este desde que solidariamente. O espaço entre o parafuso e o cilindro pode ser vedado (por exemplo com uma resina) ou se o mecanismo for constituído por uma peça inteira de bronze, como supostamente era o caso na Babilónia 

Aplicações 

Na antiguidade foram utilizados em sistemas de irrigação, pelos romanos, para retirar água de minas e mais tarde seriam utilizados pelos neerlandeses acoplados a moinhos de vento para drenar os pôlders. Podem também ser utilizados para bombeamento de lamas, betão e esgotos, uma vez que os sólidos não causam grandes problemas de funcionamento.

A partir da década de 1970, os Países Baixos aperfeiçoaram o parafuso de Arquimedes e este tipo de máquina hidráulica é muito utilizado atualmente em todo o mundo, sobretudo para grandes caudais e pequenas alturas (altura máxima de 5,0 m). Existem algumas bombas de parafuso de 6 m de altura funcionando na Av. Atlântica, em Copacabana, no Rio de Janeiro, para bombear os esgotos da Zona Sul dentro do interceptor até o emissário submarino de Ipanema.

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Porcas

Porcas são elementos de máquinas de fixação e estão sempre associadas a um fuso ou parafuso.

Tipos

Seus tipos variam de acordo com as roscas (que correspondem a do parafuso) e formato, sendo os mais comuns as porcas sextavadas, quadradas, recartilhadas (para apertos manuais) e borboleta (também conhecidas por "porcas de orelhas") para apertos manuais, auto travante e de pressão.

Os formatos sextavados existem também com versões retentoradas e de filete deformado, bem como as "porcas de mama" para aplicações no topo de roscas (parafusos ou varões roscados) em que se pretende um acabamento em redondo.

Elas podem ser usadas na transmissão de movimentos, como por exemplo nos macacos de um carro onde o fuso gira e a porca se movimenta fazendo elevar a estrutura do macaco.

Aplicações

As porcas são elementos de fixação em conjunto com um parafuso.

Para aperto manual são usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa, por exemplo, em arcos de serra.

Porcas cegas, além de proporcionar boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto.

Para ajuste axial (eixo de máquinas), são usadas as seguintes porcas: porca redonda com fendo, porca redonda com entalhes, porca redonda com furos radiais e porca redonda com dois furos paralelos.

Certos tipos de porcas apresentam ranhuras próprias para uso de cupilhas. Utiliza-se cupilhas para evitar que a porca se solta com vibrações.

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Parafusos

O parafuso é uma peça metálica ou feito de matéria dura (PVC, plástico, vidro, madeira, entre outros), em formato cônico ou cilíndrico, sulcada em espiral ao longo de sua face externa e com a sua base superior adaptada a diversas ferramentas de fixação (cabeça do parafuso), como chave de fenda ou demais modelos: Phillips ou Estrela, Pozidriv, Torx, Allen, Robertson, Tri-Wing, Torq-Set e Spanner. Sua cabeça também pode ser quadrada ou sextavada para ser utilizada por chave de boca ou chave inglesa.

O parafuso tem por finalidade ser o elemento de fixação de duas ou mais superfícies, combinadas ou em junções diferentes, como a madeira, parede de alvenaria (neste caso com a utilização de bucha de fixação), chapas metálicas ou numa matriz de matéria pouco dura ou dura, podendo associar o uso de porcas ou através do efeito combinado de rotação e pressão (penetração por progressão retilínea) em um orifício destinado exclusivamente para recebê-lo, sulcado em sentido contrário ao espiral ou não

Mecanicamente

Mecanicamente o parafuso é um órgão...que tem por fim transformar um movimento de rotação em torno do seu eixo num movimento de translação segundo esse eixo. O sistema parafuso é formado por duas peças que se moldam perfeitamente uma na outra: o parafuso propriamente dito, e a porca

Estrutura e aplicação 

A função do parafuso como item de construção ou acessório de máquinas pode ser a de peça de ligação, de mecanismo cinemático como transformador de movimento ou como multiplicador de esforços. No primeira caso, isto é, como peça de ligação, o parafuso vem roscar-se na porca que pode ser uma das peças a ligar (ligação de peças de estrutura ou peças de máquinas). No caso de transformação de movimento, uma das peças, a porca ou o parafuso, é fixa, deslocando-se a outra, pelo movimento de rotação dado, numa trajectória rectilínea, o que é aproveitado para transmitir, então esse movimento ao ponto de aplicação; é o caso de abertura ou fecho de uma válvula de corrediça, do comando de alavancas, das prensas por parafusos, etc. 

A redução dos esforços por intermédio de parafuso pode-se obter de forma igual se houver transformação de movimentos, como nos casos atrás apontados, ou por meio de uma jogo de engrenagens especiais: parafuso sem-fim e roda dentada, em que o movimento de rotação do parafuso é transmitido, desmultiplicado, ao veio da roda dentada, situado num plano perpendicular ao eixo do parafuso. Chama-se passo do parafuso a distância compreendida entre dois pontos consecutivos de um filete sobre a mesma geratriz do cilindro onde o filete está inscrito, medida sobre essa geratriz e que corresponde ao deslocamento do parafuso no sentido do eixo para uma rotação completa daquele. 

Chama-se coroa da rosca a parte mais saliente do filete e fundo da rosca a parte mais reentrante; a distância entre estes dois pontos medidos num plano perpendicular ao eixo é aprofundidade da rosca. No respeitante à forma do filete, ela pode ser triangular (a mais vulgar), trapezoidal, rectangular, (também chamada de fita) ou em meia-cana. O número de filetes do parafuso pode ser diferente de um se há necessidade de lhe dar um passo muito grande (muito avançado) e então ter-se-á parafusos de dois, três ou mais filetes, que se designam por parafusos de duas, três ou mais entradas, que correspondem ao número de posições que a porca pode tomar para começar a roscar-se no parafuso. 

O filete ou filetes do parafuso e a respectiva porca podem ser enroladas no sentido dextrorso ou no sentido sinextrorso, os parafusos, dizem-se então, respectivamente, de rosca direita ou de rosca esquerda. O parafuso é formado por uma espiga que é a parte cilíndrica, na qual se abriu a rosca, e pela cabeça, situada normalmente numa das extremidades e geralmente também de maior secção que a espiga. Se a rosca não é aberta em todo o comprimento da espiga, diz-se então que o parafuso é de arreigada lisa; a arreigada pode ter uma secção diferente da circular, por exemplo quadrada, diz-se então o parafuso de arreigada quadrada (ou de forma da secção que tiver). 

A cabeça pode apresentar diversas formas: quadrada, sextavada, de tremoço (ou esférica), contrapunçoada, cónica, ou de grampo, forma que as porcas também podem tomar, além de outras, como, por exepmlo, a porca de orelhas, cuja forma é estabelecida para facilitar o seu aperto manual3 5 . o parafuso que para apertar uma peça é roscado em outra peça de conjunto; pode ter cabeça ou não ter, ficando então fixo na peça onde esta roscado e o aperto da peça a fixar é feito por meio de uma porca. Para evitar, naqueles parafusos sujeitos a vibrações, que se desapertem ou desenrosquem, empregam-se dispositivos especiais de fixação das porcas ou da cabeça do parafuso, como o emprego de anilhas de chapa, que se dobram contra uma da faces da porca; anilha de mola, anilha belleville, porcas com rasgos ou furos, por onde se introduz um troço, dupla porca, etc. 

História 

A origem do parafuso possui algumas versões e uma destas aponta como o inventor, o grego Arquitas de Tarento (ou Archytas de Tarentum) por volta de 400 a.C., quando desenvolveu o parafuso para ser utilizado em prensas para a extração de azeite da olivas, bem como, para a produção de vinho. Outra personalidade que desenvolveu aplicações científicas com o uso do parafuso foi Arquimedes, por volta de 250 a.C. , quando desenvolveu o princípio da rosca e utilizou-o para a construção de dispositivos para a elevação de água na irrigação. Porém, é de amplo conhecimento que os romanos utilizavam, e muito, o princípio de Arquimedes para a extração de minérios em suas minas, bem como, para pivôs em portas. 

Algumas evidências apontam o parafuso como parte integrante de rústicos instrumentos cirúrgicos pelos anos de 79 a.C.. O parafuso já era descrito em livros do início doséculo XV e anos mais tarde, Johann Gutenberg já os utilizava em sua impressora6 6 . 

Leonardo Da Vinci chegou a desenhar algumas máquinas para fabricar o parafuso, mas somente em 1568 essa máquina ganhou forma quando Jacques Besson, um matemático francês, desenvolveu tal equipamento. No final do século XVII, os parafusos já eram componentes comuns nas armas de fogo. O britânico Henry Maudslaypatenteou o parafuso de fenda em 1797. Um dispositivo similar foi patenteado por David Wilkinson nos Estados Unidos no ano seguinte6 . 

Padronizações 

Ao longo da história, o parafuso foi sempre a soluções de infindáveis problemas, mas também gerava outros, pois cada inventor, indústria e ferramenteiros, desenvolviam seus parafusos e estes, quando utilizados em outras localidades ou situações, apresentavam questões de problemas técnicos para falta de padrão. Como resultado destes contratempos, foi a criação de padrões, os quais garantiriam o intercâmbio dos parafusos, tornando universal sua aplicação. Estes padrões garantiram a produção e o consumo em escala industrial dos parafusos. Após a elaboração destas normas e da especificação dos padrões dimensionais de roscas, foi necessária a criação de métodos para medição e garantia de qualidade, de acordo com tais determinações. 

Com o fim de uniformizar a construção dos parafusos metálicos, foram propostos diversos sistemas de fios de rosca. Os sistemas mais empregados são o inglês ou whitworth, que é o mais antigo, pois foi adotado pela "Institution of Civil Engineers" em 1841, cujo filete tem o perfil de um triângulo isósceles com os ângulos arrendondados e o ângulo do vértice em 55°. Sistema Internacional (SI), de base métrica, adotado pelo Congresso Internacional de Zurique em 1898, em que o filete tem também o perfil de um triângulo co um ângulo ao vértice de 60°; o sistemasellers ou americano, em que o filete tem a mesma forma do SI, mas de dimensões em polegadas, como também é o sistema inglês. Outros sistemas são ainda empregados, embora com menor escala: o sistema francês, de onde derivou o sistema internacional; o sistema acmé, que é empregado na América e tem o filete de forma trapezoidal; o sistema de muir, usado em parafusos pequenos; o sistema de thury, usado em relojoaria; o sistema de Briggs, usado na América para tubos; e ainda o sistema de heilmann, polonceaux, etc 

Tipos de parafusos 

Listas de parafusos para aplicações específicas ou de fabricação diferenciada7 5 . 

Parafuso sem porca - Utilizado onde não há espaço para acomodar uma porca, sendo o parafuso acomodado em um furo. 

Parafuso com porca - Também chamado de parafuso passante. Utiliza-se da porca e arruelas para a fixação correta. 

Parafuso para pequenas montagens - Apresentam vários tipos de roscas e cabeças e são utilizados para metal, madeira e plásticos. 

Parafuso de chamada (também chamado de parafuso de reclamo) - O parafuso que serve para ajustar o retículo do óculo no objecto de mira, no óculo astronómico. 

Parafuso de pressão - Parafuso cujo fim é o aperto de uma peça ou objeto contra outro com força considerável devido à desmultiplicação do esforço que se consegue pelo parafuso. 

Parafuso diferencial - Parafuso tendo aberto no seu corpo duas roscas de passo diferente; o que faz quando o parafuso se move numa das porcas, que esteja fixa, deslocar a outra com uma amplitude de movimento diferente devido a desigualdade dos passos das roscas. 

Parafuso prisioneiro - Utilizado quando se necessita montar e desmontar parafuso sem porca a intervalos frequentes. 

Parafuso Allen - É fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada, para a utilização da chave Allen. 

Parafuso de fundação farpado ou dentado - São feitos de aço ou ferro e são utilizados para prender máquinas ou equipamentos ao concreto ou à alvenaria. Têm a cabeça trapezoidal delgada e áspera que, envolvida pelo concreto, assegurando uma excelente fixação. Seu corpo é arredondado e com dentes, os quais têm a função de melhorar a aderência do parafuso ao concreto. 

Parafuso auto-atarraxante - Possui rosca de passo largo em um corpo cônico e é fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas simples ou em cruz (tipo Phillips). Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca, pois corta a rosca no material a que é preso. 

Básicos 

Abaixo, uma relação dos tipos básicos de parafusos usualmente utilizados e seus materiais8 . 

Parafusos para paredes ocas - Os parafusos com asas de mosca e parafusos de expansão são usados para prender objetos leves, como quadros, em paredes ocas. As asas do parafuso com asas de mosca abrem dentro da parede por uma mola. Os parafusos de expansão são colocados numa bucha de expansão, que aumenta quando o parafuso é apertado. 

Parafuso para madeira - Esses parafusos são feitos de aço, mas também são encontrado em latão, níquel, bronze, para uso em ambiente com perigo de corrosão. 

Parafusos de rosca soberba - Utilizados para chapas de metal ou para unir peças de metal. 

Parafusos de rosca soberba de cabeça redonda - Esses parafusos parcialmente auto-roscantes têm uma rosca mais fina e podem ser usados em metais macios ou duros. 

Parafusos para máquina - Parafusos para máquina não têm ponta e são usados para unir peças de metal. São normalmente feitos de aço ou latão e quando o ambiente propicia aoxidação, devem ter um banho de níquel, zinco, cádmio ou galvanizados. 

Parafusos de máquina - Esses parafusos têm a cabeça quadrada ou hexagonal e são fixados com uma chave de boca com porcas quadradas ou hexagonais. 

Parafuso sextavado - Para trabalhos leves, podem ser usadas buchas de chumbo, plástico ou fibra para fixar os parafusos, sendo estes, muito resistentes. 

Parafusos de fogão - Esses parafusos não são só para fogões; eles são bastante versáteis e podem ser usados para quase todos os serviços. 

Parafusos franceses - São usados principalmente na fabricação de móveis. Eles têm uma cabeça redonda com um colar quadrado e são fixados no lugar com uma porca e uma chave de fenda. O colar prende-se à madeira evitando que o parafuso gire quando a porca é apertada. 

Parafusos de alvenaria e buchas - Esses trabalham com o mesmo princípio do parafuso sextavado; uma bucha de plástico colocada no furo se expande quando o parafuso é apertado. 

Equipamento e sistemas 

Equipamentos e sistemas idealizados sob a mecânica do parafuso. 

Parafuso de Arquimedes - ver artigo. 

Parafuso micrométrico - Aparelho para medir pequenos deslocamentos ou pequenos comprimentos; 

Parafuso sem-fim - Grupo de engrenagens formado por um parafuso e uma roda dentada com os seus eixos situados em planos ortogonais, isto é, o eixo do parafuso no plano da roda. O parafuso vem engrenar pelo seu filete nos dentes inclinados da roda e pelo seu movimento de rotação faz girar esta. Emprega-se na construção de máquinas. 

Parafuso-biela - Peça do maquinismo de inclinação nas peças de tiro rápido, cujos extremos estão articulados ao corpo do freio e ao seu suporte. 

Materiais 

Os parafusos são feitos em uma larga gama de materiais, com muitas variedades de aço que são talvez os mais comuns. Onde é necessário resistência ao tempo e a corrosão , o aço inoxidável, o titânio , o bronze são os materiais mais utilizados. Alguns tipos de plástico, tais como o nylon ou Teflon, podem ser aplicados para uma sustentação que requer uma força moderada e grande resistência à corrosão ou isolação elétrica. Mesmo a porcelana e o vidro podem ser moldados as linhas de parafusos que são usadas nas aplicações tais como isoladores elétricos. 

O mesmo tipo de parafuso pode ser feito em muitas classes diferentes do material. Para aplicações críticas de elevada tensão/força, onde os parafusos de baixa qualidade podem falhar, tendo por resultado danos ou ferimento. Nos parafusos SAE, um teste padrão distintivo do funcionamento é imprimido nas cabeças para permitir a inspeção e o validação da força do parafuso. Tais parafusos inferiores são um perigo à vida e à propriedade quando usados em aviões, automóveis, caminhões pesados, e aplicações críticas similares9 . 

Ferramental 

A ferramenta para a manipulação de parafusos mais popular e usual é a chave de fenda, porém, são encontrados outros tipos de chaves, todas denominadas em função dos seus respectivos cabeçotes, num sistema de macho-fêmea, sendo a chave na condição do sistema macho e o cabeçote do parafuso o sistema fêmea ao possuir, em uma de suas extremidades, uma região destinada a receber o ferramental. Abaixo uma breve explicação dos principais cabeçotes e suas chaves: 

Chave de fenda: ver em chave de fenda. 

Chave de boca: ver em chave de boca. 

Chave inglesa: ver em chave inglesa. 

Chave phillips: A chave phillips tem em sua extremidade a condição de encaixe nos parafusos de cabeçote com duas fendas em formato do sinal positivo (+), ou seja, duas fendas transversais entre si. A denominação deste tipo de chave é em referência ao empresário americano Henry F. Phillips, fundador da empresa Companhia Parafuso Phillips e que patenteou o parafuso cruzeta com o seu nome10 11 . 

Chave estrela: É uma segunda denominação para a chave ou parafuso de cabeça phillips. 

Chave Pozidriv: É a chave utilizada nos parafusos Pozidriv ou SupaDriv. Muito semelhante aos parafusos phillips, tem em comum com este, a mesma empresa desenvolvedora do projeto e patente: a Companhia Parafuso Phillips. O nome deriva de uma abreviatura da palavra (em inglês) positive drive. A diferença básica entre os parafusos pozidriv e phillips e na aplicação da chave. Enquanto a phillips tem a sua cabeça reta, o cabeçote dos parafusos pozidriv possuem uma depressão (ou cavidade) em seu centro para que a chave pozidriv não deslize para fora da "fenda"12 . Muitos acreditam sem a pozidriv uma versão melhorada da phillips. 

Chave Torx: ver em Torx. 

Chave Allen ou Chave Zeta: A chave Allen é a ferramenta para os parafusos com cabeçotes que possuem uma depressão (ou cavidade) sextavada em seu centro. A característica principal desta chave é que a mesma não possui punho e seu formato é em "L", além de um corpo em formato de um tubo maciço hexagonal. Os primeiros registros deste tipo de parafuso aparecem entre as décadas de 1860 e 1890, através de várias patentes solicitadas em diversas localidades dos Estados Unidos. A fabricação somente foi iniciada nos primeiros anos da década de 191013 14 . 

Chave Robertson: A chave Robertson (chamado também de chave de fenda da movimentação quadrada) é a ferramenta para os parafusos com cabeçotes que possuem uma depressão (ou cavidade) quadrada em seu centro. É uma chave de uso rápido, mutio utilizado na indústria automobilística, pois o próprio Henry Ford autorizou sua utilização em suas fábricas no Canadá. Os parafusos tipo Robertson são muito comuns no Canadá porque seu idealizador foi o canadense Peter Lymburner Robertson (P. L. Robertson), que patenteou este tipo de parafuso em 1909 (ele inventou um ano antes, em 1908) e recebeu a patente americana em 191115 . 

Chave Tri-wing: É a chave para os parafusos Tri-wing (às vezes chamado de parafuso entalhado triangular ou o parafuso com três "asas" ). Muito utilizado em equipamentos eletrônicos, possui, em seu cabeçote, um pequeno buraco triangular ao centro e três entalhes radiais (vazados) saindo de cada lado deste triângulo, lembrando muito três asas. Sua utilização em equipamentos eletrônicos, como consoles de video-games, telefones ou similares, deve-se a dificuldade de encontrar-se a sua respectiva chave no comércio especializado e assim, os fabricantes mantém a integridade do produto dentro da garantia ou forçando o cliente a leva-los em uma assistência técnica16 . 

Chave Torq-set: É a chave para os parafusos Torq-set. O parafuso, em seu cabeçote, possui uma cavidade cruciforme, porém, com quatro braços não alinhados, obtendo uma leve semelhança com os do tipo phillips. Este tipo de parafuso é utilizado na indústria aeronáutica. 

Chave Spanner: É a chave para os parafusos Spanner. O parafuso, em seu cabeçote, possui dois furos redondos e foi projetado para evitar adulterações, sendo utilizado na indústria de elevadores e também nas estruturas do metro londrino

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