ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel
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Percorrer ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel por Domínios Científicos e Tecnológicos (FOS) "Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica"
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- Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) para Integração em Todo o Tipo de VeículosPublication . Luz, Celso Augusto Lourenço; Ferreira, Carlos Daniel Henriques; Lopes, Nuno Manuel Lucas VieiraO presente projeto descreve o desenvolvimento e a implementação de um sistema avançado de assistência à condução (ADAS — Advanced Driver Assistance System), focado na monitorização em tempo real da trajetória do veículo, alerta de perigos e na prevenção de colisões frontais. O sistema utiliza uma unidade de processamento NVIDIA Jetson Xavier AGX, combinando técnicas de processamento computacional de redes neuronais para a deteção de objetos, obstáculos e faixas de rodagem. Para a deteção de objetos, foi implementado o modelo YOLOv8, enquanto para a identificação das faixas de rodagem utilizou-se o modelo UFLDv2, otimizado para alta velocidade de processamento. A arquitetura do sistema assenta numa estratégia de fusão sensorial, integrando dados de profundidade provenientes de uma câmara Intel RealSense e de um sensor LiDAR, cruzando-os com a telemetria do veículo (velocidade e estado dos pedais) obtida via barramento CAN. No âmbito do hardware, o projeto evoluiu de uma fase de prototipagem em breadboard para a conceção e fabrico de uma Placa de Circuito Impresso (PCB) dedicada. Os resultados demonstram que o sistema é capaz de processar cenários dinâmicos com baixa latência, ativando alertas graduais baseados no cálculo do tempo para colisão e no desvio lateral do veículo da faixa de rodagem. A lógica de decisão implementada permite distinguir entre avisos preventivos e alertas de perigo crítico, adaptando a resposta visual e física ao comportamento real do condutor, garantindo assim uma solução de segurança ativa robusta e fiável.
- Análise e otimização de viagens rodoviáriasPublication . Areia, João Carlos Portela; Rúben, Rui Miguel Barreiros; Siopa, Jorge Miguel PeraltaO Trabalho de seguida apresentado fundou-se num objetivo que passava por provar a grande relação entre o estilo de condução e os valores de consumo de uma viatura num determinado trajeto, sendo que, para isso, foi necessário criar ferramentas que permitissem extrair, analisar e otimizar dados de viagens. Durante este trabalho, foi criado uma ferramenta que permite extrair dados de posição, tempo, velocidade, aceleração e azimute de um ficheiro GPX. A estes dados, também foram aplicados métodos para corrigi-los e facilitar a sua respetiva análise. Nomeadamente, foi desenvolvido um algoritmo para o cálculo de distância entre pontos de latitude e longitude, e foi criado também, um método que possibilita o cálculo do raio e ângulo das curvas do trajeto. Durante este trabalho, criou-se também métodos de otimização de certas variáveis de um trajeto. As otimizações criadas tinham em vista racionalizar o estilo de condução, sendo que, os resultados destas otimizações demonstram a relação entre certas variáveis e o consumo. Por fim, também foi criado um programa que engloba algumas funções criadas no trabalho, como a extração de dados do ficheiro GPX e cálculo do consumo. Este programa permite aceder a várias funções de um forma mais cómodas e simples.
- Análise energética, económica e ambiental de utilização de combustíveis alternativos em veículosPublication . Lúcio, João Luís Ramalho; Serrano, Luís Manuel Ventura; Carvalho, Paulo Alexandre Matos HenriquesOs aumentos do preço do petróleo no mercado internacional têm consequências económicas prejudiciais para os países dependentes deste bem como é o caso de Portugal. O crescimento do setor dos transportes tem sido exponencial, provocando assim um aumento do consumo de combustíveis derivados do petróleo e por conseguinte dos níveis de poluição. Desta forma torna-se inevitável encontrar opções, daí os combustíveis alternativos apresentarem-se hoje como um assunto de elevada importância a ser estudado. As questões ambientais e económicas são dois fatores bastante importantes no que à utilização dos combustíveis alternativos diz respeito. Neste trabalho pretende-se efetuar um estudo à utilização de combustíveis alternativos, essencialmente aplicado a frotas de pesados, assim consegue-se obter dados suficientes para tirar conclusões acerca da viabilidade da utilização dos combustíveis alternativos. Iniciar-se-á este trabalho com uma descrição geral dos vários sistemas existentes no mercado para utilização de combustíveis alternativos, bem como das vantagens e desvantagens da sua utilização. Na segunda parte serão analisados resultados práticos de vários casos de estudo, nos quais será feita a analogia para a teoria abordada nos primeiros capítulos e tiradas as respetivas conclusões. Serão analisadas três frotas distintas, duas utilizando o gás natural como combustível e uma que utiliza o GPL como combustível secundário.
- Análise experimental do desempenho de um turbocompressor em condições reais de operaçãoPublication . Henriques, André de Almeida; Martinho, Nuno Alexandre Gonçalves; Santos, Hélder Manuel FerreiraNo presente estudo é apresentado o desenvolvimento de uma montagem experimental para analisar o desempenho de um turbocompressor, quando este é sujeito a condições reais de funcionamento impostas por um Motor de Combustão Interna (MCI). Através da revisão bibliográfica foi possível identificar e estudar trabalhos já existentes, que tinham em comum o desenvolvimento de uma montagem experimental para turbocompressores. Esta permitiu ainda a identificação dos parâmetros necessários à caracterização do funcionamento do turbocompressor em estudo, como é o caso dos mapas de operação do compressor e da turbina. Depois do desenvolvimento da montagem experimental, esta foi aplicada no veículo de ensaios, presente no banco de ensaio de potência. A aquisição dos parâmetros de funcionamento do turbocompressor foi feita com recurso a diversos sensores e a um programa de aquisição de dados. A realização dos ensaios experimentais foi executada com base numa matriz constituída por 60 condições de funcionamento, correspondentes a diferentes valores de velocidade de rotação (N) e carga (Pressão Média Efetiva – PME) do MCI. Através da análise de incertezas experimentais foi possível quantificar a incerteza das variáveis medidas e identificar a influência das variáveis medidas nas variáveis calculadas. Além disso, possibilita ainda verificar quais são as variáveis medidas que mais contribuem para a incerteza experimental das variáveis calculadas. A partir da análise dos resultados foi verificado que estes estão dentro do esperado. Além disso, possibilita a visualização dos pontos de funcionamento do MCI através da realização do turbomatching.
- Análise sobre a utilização do software AVL – combustão (AVL FIRE)Publication . Henriques, Gonçalo Gaspar; Serrano, Luis Manuel Ventura; Carvalho, Paulo Alexandre de Matos e Henriques deO motor de combustão interna é um sistema mecânico complexo que desempenha um papel essencial em várias indústrias e no nosso dia a dia, tendo, por isso, grande relevância para a sociedade. Atualmente, as pesquisas neste campo estão focadas em encontrar soluções inovadoras para a construção, processos termodinâmicos e tecnologias aplicadas, com o objetivo de aumentar a eficiência de trabalho e reduzir as emissões de gases de escape. Com o auxílio de softwares avançados, o tempo necessário para analisar novas variações e conceitos de funcionamento de motores foi significativamente reduzido. Por isso, as simulações computacionais assumem um papel crucial no desenvolvimento de motores. A modelação e simulação precisa da geometria do motor e do escoamento de fluidos são, assim, fundamentais para o design e otimização de motores. Este trabalho centrou-se na análise da utilização do software AVL FIRE™ M, um software de dinâmica de fluidos computacional utilizado principalmente no desenvolvimento de vários tipos de unidades motrizes e seus componentes. A análise da utilização do software foi feita através de um modelo focado na análise de escoamento no cilindro de um motor diesel de injeção direta, tendo sido analisada com detalhe a pressão de combustão. Este modelo foi posteriormente adaptado de acordo com um outro estudo realizado onde foram realizados testes experimentais de desempenho do motor para dois combustíveis diferentes, diesel B7 e B100, sendo o objetivo comparar estes resultados com os resultados obtidos nas simulações com o intuito de validar a utilização do software. Verificou-se que os resultados obtidos para os regimes às 1600 rpm com 25 e 57% de carga apresentam grande concordância com os resultados experimentais. Para os regimes às 2400 rpm com 45 e 100% de carga, os resultados obtidos já desviavam um pouco dos resultados experimentais, tendo obtido num dos casos cerca de 10% de diferença de pressão máxima em relação aos valores experimentais. No entanto, pode-se concluir que os resultados foram bons o suficiente para a finalidade pretendida, validando assim os resultados obtidos pelo software.
- Análise sobre o potencial de utilização de biometano para a descarbonização do setor transportesPublication . António, Nuno Filipe Costa; Santos, Helder Manuel Ferreira dos; Serrano, Luis Manuel VenturaEste estudo tem como principal objetivo avaliar a viabilidade da implementação do biometano no transporte rodoviário pesado em Portugal, analisando a disponibilidadede recursos e o potencial de desenvolvimento do mercado nacional nesta área. No presente estudo é utilizado o modelo da CONCAWE, como também a revisão sistemática da literatura, o que permitiu realizar uma análise comparativa entre diferentes tecnologias de propulsão em veículos pesados Long Haul (5-LH), considerando diferentes fontes de energia incluindo o biometano, avaliando de forma mais criteriosa as correspondentes emissões de Gases de Efeito de Estufa (GEE). É também feita uma análise do Custo Total de Propriedade (TCO). Com base na análise desenvolvida, concluiu-se que o biometano representa uma solução eficaz para a redução de emissões de GEE nos transportes pesados, uma vez que, em comparação com os combustíveis fósseis, apresenta valores significativamente inferiores de emissões de GEE — podendo mesmo alcançar emissões líquidas negativas, dependendo dos resíduos utilizados na sua produção. No entanto, a análise de viabilidade do biometano em Portugal revela diversas limitações, nomeadamente a necessidade de investimento em infraestruturas, apoio institucional e desenvolvimento tecnológico. Para mitigar estes obstáculos, propõem-se várias medidas estratégicas, tais como: a criação de uma rede nacional de abastecimento de biometano, o estabelecimento de incentivos financeiros e fiscais, o fomento de projetos de produção descentralizada, a definição de metas nacionais específicas para o setor dos transportes, a promoção da confiança tecnológica e uma aposta clara na investigação, no desenvolvimento e na certificação. Apesar de existirem tecnologias com desempenho económico mais favorável em termos de TCO, como os Battery Eletric Vehicle (BEV), foi possível demonstrar que a implementação do biometano poderá desempenhar um papel complementar relevante. Assim, a transição energética no setor dos transportes não deverá assentar numa única solução, mas sim num conjunto de tecnologias integradas que contribuam de forma harmonizada para o cumprimento das metas de descarbonização estabelecidas pela União Europeia e pelo Plano de Ação para o Biometano (PAB).
- Avaliação de perdas por transmissão de calor de um motor ottoPublication . Santos, Gonçalo Filipe Rodrigues; Carvalho, Paulo Alexandre Matos HenriquesPretende-se com este trabalho analisar a dissipação de calor de um motor Otto. A dissipação de calor representa um fator importante para o desempenho do motor, representando uma área a que os fabricantes dão cada vez mais atenção atualmente. Face à conjuntura atual, decorrente da importância da eficiência e das emissões nos motores surge a necessidade de melhorar o desempenho do sistema de dissipação de calor. Por isso torna-se imprescindível o desenvolvimento de metodologias que permitam modelar a resposta do sistema em diferentes condições ambientais e de funcionamento do motor, de um modo parcial e de uma forma conjugada, entre eles. Deste modo, o objetivo do trabalho diz respeito à avaliação da dissipação interna de calor no interior do cilindro, bem como à quantidade de energia do combustível que é dissipada sob a forma de calor. Esta avaliação conduziu a outro dos objetivos subjacente a esta temática: a avaliação da capacidade de dissipação de calor de um radiador. Relativamente ao modelo desenvolvido, foi tido por base o motor Suzuki GSX-600 e suas características. Com recurso a um software obtiveram-se as ondas de pressão e escape. Através de rede neuronal artificial aproximaram-se as ondas de pressão de escape e admissão, cujas variáveis são: rotação do motor, ângulo de cambota e a pressão. Sobre o modelo aplicaram-se algumas correlações, nomeadamente Annand, Woschni e Han et al. para a quantificação da dissipação de calor e da percentagem da energia gerada pelo combustível que esta representa. Para a concretização do segundo objetivo avaliou-se a capacidade de dissipação de calor do radiador em convecção natural através da realização de um ensaio experimental à escala real.
- Comparação de modelação de motor de ciclo Otto em AVL BOOST com LOTUS LESPublication . Medeiros, João Diogo Outeiro; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaNos dias de hoje, a simulação computacional é uma ferramenta fundamental no desenvolvimento e análise dos motores de combustão interna, permitindo analisar diferentes parâmetros e avaliar o impacto de alterações e testes necessários em fase de projeto, sem necessidade de recorrer a ensaios experimentais. O principal objetivo deste trabalho é avaliar comparativamente os softwares LES (Lotus Engine Simulation) e o AVL Boost, de modo a determinar a sua adequação técnica e pedagógica no ensino da modelação, simulação de motores de combustão interna. Para o alcançar, foram desenvolvidos modelos de um motor de ignição por faísca em ambos, permitindo analisar e comparar resultados, quer a nível de desempenho quer de diversos parâmetros de funcionamento. Nesta área, o ensino foca-se no desempenho e otimização de motores de combustão interna atmosféricos, especificamente no que diz respeito à capacidade de admissão de ar. Consequentemente, o trabalho incide sobre os sistemas com maior influência neste processo, nomeadamente as geometrias da árvore de cames e dos coletores de admissão e de escape, bem como na respetiva influência na variação de pressão (ondas de pressão) entre estes sistemas do motor. De forma a validar os resultados obtidos nos softwares, as curvas de binário, as ondas de pressão e outros parâmetros foram comparados entre si, assim como com dados experimentais provenientes de ensaios realizados num banco de ensaio de veículos. Os resultados obtidos permitiram avaliar as diferenças entre os processos de caracterização e modelação de cada software, contribuindo para uma melhor compreensão das suas potencialidades e limitações no contexto pedagógico, bem como para a análise da pertinência da eventual substituição do LES pelo AVL Boost nas unidades curriculares do Mestrado em Engenharia Automóvel.
- Desenvolvimento de controlo eletrónico para sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveisPublication . Ribeiro, Eliseu Salvador Aires; Pereira, João Francisco Romeiro da Fonseca; Santos, Hélder Manuel Ferreira; Ferreira, Carlos Daniel HenriquesCom a necessidade de aumentar a eficiência energética dos veículos automóveis e o ponto de estagnação que se tem vindo a atingir, os fabricantes automóveis necessitam de se virar para novas tecnologias. Com uma quantidade considerável de energia a ser libertada na forma de calor, há uma oportunidade de aumentar o rendimento dos veículos automóveis através da aplicação de sistemas de ciclo de Rankine. Este sistema necessita de um controlo eletrónico de modo a garantir operação segura e eficiente para as diferentes condições de operação do veículo, requerendo a implementação de um sistema embebido. No presente trabalho, projetou-se e desenvolveu-se o sistema de controlo para uma montagem experimental dedicada ao estudo de sistemas de ciclo de Rankine. Foram selecionados os sensores e atuadores necessários. Foram desenvolvidas duas placas de circuito impresso que continham cada um dos módulos. Com vista a efetuar um controlo simples e eficaz, foi desenvolvido um algoritmo que trata os dados dos sensores e controla o caudal de fluido de trabalho (água), de forma que a temperatura à saída do evaporador seja a desejada. Desenvolveu-se também uma aplicação em ambiente Windows para a aquisição e controlo dos parâmetros do controlador. Foram realizados testes com vista à validação do sistema e à verificação do seu correto funcionamento. Estes testes demonstraram a capacidade do sistema em controlar a temperatura pretendida para o fluido de trabalho à saída do evaporador.
- Desenvolvimento de modelos de negócio para oficinas especializadas em mecânica automóvel: O caso de LuandaPublication . Suende, Costantino Lourenço Albino; Gaspar, Marcelo Rudolfo Calvete; Serrano, Luís Manuel VenturaO presente relatório resulta do projeto de mestrado em Engenharia Automóvel e tem como objetivo principal o desenvolvimento de modelos de negócio adaptados ao ecossistema pósvenda automóvel em Luanda, Angola. O trabalho partiu de uma caracterização detalhada do mercado, realizada através de visitas a oficinas, entrevistas a profissionais e análise documental, que permitiu identificar os principais constrangimentos e oportunidades do setor. Entre os desafios mais relevantes destacam-se a informalidade predominante, a ausência de infraestruturas adequadas, a escassez de equipamentos de diagnóstico eletrónico e a limitada qualificação técnica dos recursos humanos. Com base nos resultados obtidos, foram estruturados três modelos de negócio complementares utilizando o quadro do Business Model Canvas: (i) Instalações e Estrutura Física, focado na criação de oficinas modulares e infraestruturas formais que favoreçam a profissionalização; (ii) Ferramentas e Equipamentos de Diagnóstico, que visam disponibilizar tecnologia moderna através de venda, aluguer e serviços de suporte; e (iii) Formação Profissional, orientado para a capacitação prática e certificada de técnicos, preparando-os para a crescente sofisticação dos veículos em circulação. O estudo contribui para a compreensão dos fatores críticos de sucesso do setor automóvel em Angola, propondo soluções inovadoras que combinam formalização, modernização tecnológica e desenvolvimento de competências humanas. Estas propostas podem apoiar decisores, investidores e instituições públicas na definição de estratégias que promovam a sustentabilidade e a competitividade do ecossistema pós-venda automóvel em Luanda