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Mestrados da ESTG

URI permanente desta comunidade:

http://hdl.handle.net/10400.8/5458

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Percorrer Mestrados da ESTG por autor "Adam, João Miguel Moura"

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  • Development of a Platform for the Control and Monitoring of Exhaust Gas Emissions from Internal Combustion Engines
    Publication . Adam, João Miguel Moura; Serrano, Luis Manuel Ventura; Pereira, João Francisco Romeiro da Fonseca
    O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema portátil de medição de emissões de gases de escape, enquadrado no conceito de Portable Emissions Measurement Systems (PEMS), com especial enfoque na quantificação de óxidos de azoto (NOx). Este desenvolvimento surge no contexto das limitações dos métodos atualmente utilizados seja nas inspeções técnicas periódicas, seja em contexto de laboratório, que frequentemente não refletem as emissões reais em condições de operação dos veículos. O sistema desenvolvido integra três componentes principais: um sistema de medição de caudal baseado num tubo de Venturi, utilizando sensores de pressão diferencial e temperatura; um módulo de medição de NOx com comunicação CAN; e uma unidade eletrónica dedicada responsável pela aquisição, processamento e transmissão de dados. A arquitetura foi implementada com base num microcontrolador ESP32-S3, recorrendo a uma abordagem modular e a uma organização de tarefas inspirada em sistemas de tempo real. O dimensionamento do Venturi foi realizado de acordo com normas ISO, sendo posteriormente validado através de simulação CFD, o que permitiu caracterizar o comportamento do escoamento e os diferenciais de pressão gerados. O sistema eletrónico foi desenvolvido de raiz, incluindo o desenho de uma PCB dedicada com condicionamento de sinal e interfaces de comunicação. O firmware foi implementado em C++, assegurando aquisição e processamento de dados em tempo real. A validação experimental demonstrou boa concordância na medição de NOx e de temperatura. O módulo de NOx apresentou desvios de 7,27%, 0,44%, 11,00%, 15,06% e 21,34% face ao analisador de referência Testo ao longo dos cinco pontos de ensaio, enquanto a concentração de O₂ diferiu apenas 2% do Testo e 0,9% do banco dinamométrico; os valores de lambda concordaram com os sensores do veículo e AEM dentro de 0,35% a 2,59%. A análise CFD previu um diferencial de pressão mensurável de cerca de 0,28 bar em caudal elevado (116 m/s à entrada), mas apenas cerca de 6 Pa (0,00006 bar) em baixo caudal (1,46 m/s), abaixo da resolução de sensores convencionais. Por esse motivo, a medição de caudal não pôde ser validada de forma conclusiva, mantendo-se o erro de pressão diferencial desprezável apenas acima de aproximadamente 160 Pa. De forma geral, o sistema desenvolvido constitui uma solução PEMS simplificada e de baixo custo, com um custo total de componentes de aproximadamente 4296 €, face a sistemas PEMS comerciais que ultrapassam tipicamente 150 000 €. É adequado para aplicações de investigação e desenvolvimento, embora a precisão e a calibração, em particular em baixos caudais, devam ainda ser melhoradas e constituam a base do trabalho futuro.
    2026-06-23Dissertação de mestrado Acesso aberto Ver mais