Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de título, de carácter experimental, trata sobre la descripción y estudio de las vibraciones producidas por saltos hidráulicos (SH) en una tubería, temática que hasta la fecha no ha sido abordada desde el punto de vista de las vibraciones mecánicas. Los estudios se realizan en una instalación diseñada y construida para forzar la aparición del salto hidráulico para cuatro razones de llenado diferentes en una tubería de diámetro interno 1 ¾ de pulgada. Esta instalación consiste en una bomba centrífuga, una tramo vertical de alimentación, un tramo horizontal en donde se produce el SH, un tramo de descarga y un estanque, conectados como un circuito cerrado en donde el agua recircula. Para medir las vibraciones se utilizan acelerómetros piezoeléctricos dispuestos de manera axial en la tubería de pruebas. Se mide la respuesta de vibración para distintos niveles de agua. Se determinan cinco modos para la tubería de pruebas para tres niveles de agua distintos, concluyendo que el aumento en la cantidad de agua disminuye las frecuencias naturales de algunos modos y produce la aparición de otros. Por otra parte, se estudia el espectro de las vibraciones producidas en el funcionamiento de la bomba, constatándose diversos peaks característicos en múltiplos de la frecuencia de rotación del motor. Se realizan mediciones con y sin la aparición del salto hidráulico en la tubería de pruebas, para dos razones de llenado. El análisis de los espectros obtenidos, a través de la gráfica de la densidad de potencia espectral, muestra varias diferencias entre los ensayos con y sin salto. En las vibraciones producidas por los saltos hidráulicos se comprueba, a altos números de Froude, el ajuste a la ley de decaimiento f^(-5/3) características de las vibraciones producidas por turbulencia en tuberías presurizadas. Por otra parte, se observa la excitación de diversos modos de la tubería en la evolución del salto hidráulico. Se estudia la evolución del valor RMS de la aceleración de las paredes de la tubería en función del número de Froude para cada razón de llenado. Se obtiene que el valor RMS de las vibraciones varía linealmente con el número de Froude. Por otra parte, se observa que el valor RMS de las vibraciones también crece con la razón de llenado. Al comparar las gráficas obtenidas para ensayos con y sin salto se obtiene que el salto hidráulico juega el rol de amplificar las vibraciones en la tubería ya que las vibraciones en los ensayos sin salto muestran un comportamiento similar en cuanto a linealidad y tendencia. Finalmente, se estudia el efecto de disminuir la distancia entre los soportes de la tubería de pruebas, teniéndose como resultado una disminución en el nivel de las vibraciones registradas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4103.pdf: 3849780 bytes, checksum: 3218c3d52fb66705f2d7db166a472bf9 (MD5) Previous issue date: 2012-01-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / Studies on the electrodeposition of semiconductor films has been developed primarily for the binary chalcogenides. However, there are several ternary systems that are poorly researched and have broad application spectrum, for example, the CdZnTe. In this sense, the objective of this work is to study the electrodeposition process of thin films of CdZnTe semiconductors and evaluate their optical properties, composition and morphology. In this work were used as substrates ITO and Pt electrodes, and CdSO4, ZnSO4, TeO2 solutions in the presence at different support electrolytes (C4H4O6KNa, acetate buffer (pH4) and (NH4)2SO4). The influence of supporting electrolyte in the electrodeposition process and films morphology was also evaluated. It was observed that the most suitable deposition media was sodium and potassium tartrate, because the films were more homogeneous. In this media was studied the influence of bath composition on the morphology, composition and band gap of the films. The films were grown at -1,2 V for 1h. Images obtained by FEG (field-emission scanning electron microscopy) revealed uniform films, and grain refinement was observed for coating deposited on ITO substrate. The films on ITO were analyzed by UV-vis to determine the band gap values, which varied from 1.5 to 1.7 eV, depending on the film composition. The deposition was also performed by multiple pulsed-potentials technique. The deposition potentials, based on the voltammograms, were -0.2, -0.9 and -1.2 V for Te, Cd and Zn, respectively. In these experiments the substrate was Pt and different deposition times were employee for each potential, maintaining a total time of 30 min. The morphology indicated Cd-rich clusters and Te-rich smooth regions, according to the EDX (Energy Dispersive X-ray) data. In order to promote a major change in the composition of ternary films, new deposition conditions were used, in which the elements quantities of the films were adjusted by changing the time on each applied potential and ions concentration. In this case the band gap values were around 1.8 eV, an intermediate value between the band gap of two binary semiconductors, CdTe and ZnTe. The analysis carried out by XRD (Diffraction X-rays) was also an indicative of ternary phase s presence, such as, cubic, tetrahedral and hexahedron. By the proposed methodology, was possible to obtain CdZnTe films with ternaries phases and control its grain size, optical properties and composition. Therefore, the main objective of this study was achieved, since it was possible to obtain films with different stoichiometry and thereby change its properties. The electrodeposits showed optical properties comparable with those of films obtained by physical techniques. Thus, the use of a technique relatively simple and low cost could easily be adjusted to produce these materials on a large scale and allow its use in photovoltaic systems, for example. / A obtenção de filmes semicondutores por eletrodeposição já vem sendo estudada, principalmente, para os calcogenetos binários. Entretanto, há diversos sistemas ternários com amplo espectro de aplicação, como por exemplo, o CdZnTe, que são pouco investigados. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar o processo de eletrodeposição de filmes finos de semicondutores do tipo CdZnTe e avaliar suas propriedades ópticas, composição e morfologia. Como substratos foram utilizados Pt e ITO e soluções de CdSO4, ZnSO4, TeO2 em meio de diferentes eletrólitos de suporte como: C4H4O6KNa, tampão acetato (pH 4) e (NH4)2SO4. Foi estudada a influência do eletrólito de suporte no processo de eletrodeposição e na morfologia do filme obtido. Observou-se que o meio mais adequado para eletrodeposição era o tartarato de sódio e potássio, porque o filme obtido apresentou-se mais homogêneo. Em seguida foi estudada a influência da composição do banho na morfologia, composição e band gap dos filmes. Os filmes foram crescidos a -1,2 V por 1 h. Nas imagens obtidas por FEG (fieldemission scanning electron microscopy) observou-se filmes uniformes, porém, com um refinamento de grãos maior quando o substrato era o ITO. Os filmes obtidos sobre ITO foram analisados por UV-vis para determinar os valores de band gap, os quais variaram com a composição do filme, entre 1,5 a 1,7 eV. A deposição foi também realizada por múltiplos saltos potenciostáticos e com base nos voltamogramas os potenciais escolhidos foram -0,2, -0,9 e -1,2 V para Te, Cd e Zn, respectivamente. Foram utilizados diferentes tempos para cada potencial mantendo-se um tempo total de 30 min e substrato de Pt e ITO. Foi observada uma morfologia com aglomerados ricos em Cd e regiões lisas rica em Te, segundo os dados de EDX (Energia Dispersiva de Raios-X). Para variar mais significativamente a composição dos filmes ternários, novas condições de deposição foram utilizadas, nas quais as quantidades dos elementos nos filmes foram ajustadas variando-se o tempo em cada potencial e a concentração dos íons. Neste caso os valores de band gap ficaram em torno de 1,8 eV, valor intermediário entre o band gap dos filmes binários de CdTe e ZnTe. As análises feitas por DRX (Difração de Raios-X) também foram um indicativo da presença das fases ternárias, como: cúbica, hexaédrica e tetraédrica. Com a metodologia proposta foi possível obter a fase ternária de CdZnTe, além de variar a composição dos filmes, suas propriedades ópticas e tamanho de grãos. Desta forma o objetivo principal do trabalho foi alcançado, uma vez que foi possível obter filmes com diferentes estequiometrias e com isto variar suas propriedades. Os filmes eletrodepositados apresentaram propriedades ópticas comparáveis com os obtidos por técnicas físicas. Desse modo, o uso de uma técnica de baixo custo e relativamente simples poderia ser facilmente ajustada para produção destes materiais em grande escala e permitir sua utilização em sistemas fotovoltaicos, por exemplo.

Este trabalho estuda a observabilidade e controlabilidade para uma classe de sistema dinâmico markoviano com saltos nos parâmetros, e uma coleção de matrizes de observabilidade e controlabilidade associadas. São explorados alguns resultados de invariância, bem como certas propriedades envolvendo essas matrizes. Uma dessas propriedades, relacionada com a coleção de matrizes de observabilidade é conhecida na literatura desta classe de sistemas, mas não há uma prova disponível. Esses resultados de invariancia foram estendidos para o estudo da controlabilidade e sua respectiva coleção de matrizes associada, obtendo assim uma propriedade análoga ao caso da observabilidade. Os resultados obtidos são importantes para validar outros resultados existentes que se baseiam na propriedade referida / This work studies observability and controlability of a class of Markov systems with jumping parameters, and associated set of observability and controlability matrices. We explore some invariance results regarding the state trajectory and certain properties involving those matrices. One of these properties, related with the collection of observability matrices, is employed in the literature of this class of systems, but there is no available proof. The invariance results are extended similarly to the context of controlability leading to a property that is analogous to the observability case. The obtained results are important to validate other existing results that rely on that property

Esse trabalho contempla o estudo sobre o estimador de mínimos quadrados obtido para sistemas lineares discretos sujeitos a ruídos aditivos e a ruídos multiplicativos em seus parâmetros. Supõe-se, adicionalmente, que os parâmetros do sistema estão sujeitos a saltos Markovianos, e que a cadeia de Markov não é conhecida. A solução do problema, sob essas hipóteses, é uma inovação apresentada nesse trabalho. Sob as mesmas hipóteses, o caso estacionário também foi contemplado, e o trabalho apresenta uma demonstração para a convergência da matriz de covariância dos erros do estimador a um valor estacionário, supondo-se estabilidade do sistema e ergodicidade da cadeia de Markov associada. Mostra-se, também, que existe uma única solução positiva semi-definida para a equação de Riccati estacionária e, ainda mais, que tal solução é o limite da matriz de covariância dos erros. A partir da introdução de uma hipótese adicional - de que os parâmetros do sistema estão sujeitos a incertezas na forma de politopos convexos - constrói-se um filtro linear dinâmico em que as iterações possuem estabilidade na média quadrática e que minimiza o limitante superior para o valor esperado do erro quadrático. Uma formulação do tipo LMI (Linear Matrix Inequalities) é proposta para a solução do problema. / This thesis deals with the linear filtering problem for discrete-time Markov jump linear systems with both additive and multiplicative noises. It is assumed that the values of the Markov chain are not available. This is the first time that a solution to the problem with these parameters is presented. By using some usual geometric arguments it is obtained a Kalman type filter conveniently implementable in a recurrence form. The stationary case is also studied and a proof for the convergence of the associated Lyapunov and Riccati like equations is presented. By adding an additional hypotesis - that the parameters of the systems are subject to convex polytopic uncertainties - it was designed a dynamic linear filter such that the closed loop system is mean square stable and minimizes an upper bound for the stationary expected value of the square error. A Linear Matrix Inequalities (LMI) formulation is proposed to solve the problem.

Este trabalho estuda a observabilidade e controlabilidade para uma classe de sistema dinâmico markoviano com saltos nos parâmetros, e uma coleção de matrizes de observabilidade e controlabilidade associadas. São explorados alguns resultados de invariância, bem como certas propriedades envolvendo essas matrizes. Uma dessas propriedades, relacionada com a coleção de matrizes de observabilidade é conhecida na literatura desta classe de sistemas, mas não há uma prova disponível. Esses resultados de invariancia foram estendidos para o estudo da controlabilidade e sua respectiva coleção de matrizes associada, obtendo assim uma propriedade análoga ao caso da observabilidade. Os resultados obtidos são importantes para validar outros resultados existentes que se baseiam na propriedade referida / This work studies observability and controlability of a class of Markov systems with jumping parameters, and associated set of observability and controlability matrices. We explore some invariance results regarding the state trajectory and certain properties involving those matrices. One of these properties, related with the collection of observability matrices, is employed in the literature of this class of systems, but there is no available proof. The invariance results are extended similarly to the context of controlability leading to a property that is analogous to the observability case. The obtained results are important to validate other existing results that rely on that property

We analyze the relation between volatility spillovers and jumps in financial markets. For this, we compared the volatility spillover index proposed by Diebold and Yilmaz (2009) with a global volatility component, estimated through a multivariate stochastic volatility model with jumps in the mean and in the conditional volatility. This model allows a direct dating of events that alter the global volatility structure, based on a permanent/transitory decomposition in the structure of returns and volatilities, and also the estimation of market risk measures. We conclude that the multivariate stochastic volatility model solves some limitations in the spillover index and can be a useful tool in measuring and managing risk in global financial markets. / Analisamos a relação existente entre spillovers e saltos na volatilidade nos mercados financeiros. Para isso, comparamos o índice de spillover de volatilidade proposto por Diebold and Yilmaz (2009), com um componente de volatilidade global, estimado através de um modelo multivariado de volatilidade estocástica com saltos na média e na volatilidade condicional. Este modelo permite uma datação direta dos eventos que alteram a estrutura de volatilidade global, baseando-se na decomposição das estruturas de retorno e volatilidade entre efeitos permanentes/transitórios, como também a estimação de medidas de risco de mercado. Concluímos que este modelo resolve algumas das limitações do índice de spillover além de fornecer um método prático para mensurar e administrar o risco nos mercados financeiros globais.

Neste trabalho estudamos as equações de Riccati para a filtragem de sistemas lineares com saltos Markovianos a tempo discreto. Obtemos uma condição geral para estabilidade do filtro ótimo obtido pela equação algébrica de filtragem, e que também é válida para que não haja multiplicidade de soluções. Revisitamos também a questão da existência, chegando a uma condição em termos da sequência de ganhos de um observador de Luenberger. Estes resultados usaram cadeias de Markov em escala reversa de tempo, inspirando a explorar a dualidade entre filtragem e controle em sistemas com reversão na cadeia, chegando a uma relação simples de dualidade. / In this work, we studied Riccati equations for filtering Markovian jump linear systems in discrete time. We found a general condition for the stability of the optimal filter obtained via the coupled algebraic Riccati equation, and it is also valid for uniqueness of solutions. We revisit the topic of existence of solutions of the Riccati and obtain a condition in terms of the sequence of gains of a Luenberger observer. These results used Markov chains in reverse time scale, inspiring us to explore the duality between filtering and control in systems with chain reversion, arriving at a simple relation of duality.

Muitas são as características quantitativas que são, significativamente, influenciadas por fatores genéticos, em geral, existem vários genes que colaboram para a variação de uma ou mais características quantitativas. As informações ausentes a respeito dos genótipos nos marcadores moleculares é um problema comum em estudo de mapeamento genético e, por conseguinte, no mapeamento dos locus que controlam estas características fenotípicas (QTL). Os dados que não foram observados ocorrem, principalmente, devido a erros de genotipagem e de marcadores não informativos. Para solucionar este problema foi utilizado o método do modelo oculto de Markov para inferir estes dados. Os métodos de acurácias evidenciaram o sucesso da aplicação desta técnica de imputa- ção. Uma vez imputado, na inferência bayesiana estes dados não serão mais tratados como uma variável aleatória resultando assim, numa redução no espaço paramétrico do modelo. Outra grande dificuldade no mapeamento de QTL se deve ao fato de que não se conhece ao certo a quantidade destes que influenciam uma dada característica, fazendo com que surjam diversos problemas, um deles é a dimensão do espaço paramétrico e, consequentemente, a obtenção da amostra a posteriori. Assim, com o objetivo de contornar este problema foi proposta a utilização do método Monte Carlo via cadeia de Markov com Saltos Reversíveis, uma vez que este permite flutuar, entre cada iteração, modelos com diferentes quantidades de parâmetros. A utilização da abordagem bayesiana permitiu detectar cinco QTL para a característica estudada. Todas as análises foram implementadas no programa estatístico R. / There are many quantitative characteristics which are significantly influenced by genetic factors, in general, there are several genes that contribute to the variation of one or more quantitative trait. The missing information about the genotypes in molecular markers is a common problem in studying genetic mapping and therefore the mapping of loci that control these phenotypic traits (QTL). The data were not observed occur mainly due to errors in genotyping and uninformative markers. To solve this problem the method of occult Markov model to infer this information was used. Techniques accuracies demonstrated the successful application of this technique of imputation. Once allocated, in the Bayesian inference this data will no longer be treated as a random variable thus resulting in a reduction in the parameter space of the model. Another great difficulty in mapping QTL is due to the fact that no one knows exactly the amount of these which influence a given characteristic, so that several problems arise, one of them is dimension of the parameter space and, consequently, obtaining the sample a posterior. Thus, in order to solve this problem using the method via Monte Carlo Markov chain Reversible Jump was proposed, since this allows fluctuate between each iteration, models with different numbers of parameters. The use of the Bayesian approach allowed five QTL detected for the studied trait. All analyzes were implemented in the statistical software R.

Muitas são as características quantitativas que são, significativamente, influenciadas por fatores genéticos, em geral, existem vários genes que colaboram para a variação de uma ou mais características quantitativas. As informações ausentes a respeito dos genótipos nos marcadores moleculares é um problema comum em estudo de mapeamento genético e, por conseguinte, no mapeamento dos locus que controlam estas características fenotípicas (QTL). Os dados que não foram observados ocorrem, principalmente, devido a erros de genotipagem e de marcadores não informativos. Para solucionar este problema foi utilizado o método do modelo oculto de Markov para inferir estes dados. Os métodos de acurácias evidenciaram o sucesso da aplicação desta técnica de imputa- ção. Uma vez imputado, na inferência bayesiana estes dados não serão mais tratados como uma variável aleatória resultando assim, numa redução no espaço paramétrico do modelo. Outra grande dificuldade no mapeamento de QTL se deve ao fato de que não se conhece ao certo a quantidade destes que influenciam uma dada característica, fazendo com que surjam diversos problemas, um deles é a dimensão do espaço paramétrico e, consequentemente, a obtenção da amostra a posteriori. Assim, com o objetivo de contornar este problema foi proposta a utilização do método Monte Carlo via cadeia de Markov com Saltos Reversíveis, uma vez que este permite flutuar, entre cada iteração, modelos com diferentes quantidades de parâmetros. A utilização da abordagem bayesiana permitiu detectar cinco QTL para a característica estudada. Todas as análises foram implementadas no programa estatístico R. / There are many quantitative characteristics which are significantly influenced by genetic factors, in general, there are several genes that contribute to the variation of one or more quantitative trait. The missing information about the genotypes in molecular markers is a common problem in studying genetic mapping and therefore the mapping of loci that control these phenotypic traits (QTL). The data were not observed occur mainly due to errors in genotyping and uninformative markers. To solve this problem the method of occult Markov model to infer this information was used. Techniques accuracies demonstrated the successful application of this technique of imputation. Once allocated, in the Bayesian inference this data will no longer be treated as a random variable thus resulting in a reduction in the parameter space of the model. Another great difficulty in mapping QTL is due to the fact that no one knows exactly the amount of these which influence a given characteristic, so that several problems arise, one of them is dimension of the parameter space and, consequently, obtaining the sample a posterior. Thus, in order to solve this problem using the method via Monte Carlo Markov chain Reversible Jump was proposed, since this allows fluctuate between each iteration, models with different numbers of parameters. The use of the Bayesian approach allowed five QTL detected for the studied trait. All analyzes were implemented in the statistical software R.

Esse trabalho contempla o estudo sobre o estimador de mínimos quadrados obtido para sistemas lineares discretos sujeitos a ruídos aditivos e a ruídos multiplicativos em seus parâmetros. Supõe-se, adicionalmente, que os parâmetros do sistema estão sujeitos a saltos Markovianos, e que a cadeia de Markov não é conhecida. A solução do problema, sob essas hipóteses, é uma inovação apresentada nesse trabalho. Sob as mesmas hipóteses, o caso estacionário também foi contemplado, e o trabalho apresenta uma demonstração para a convergência da matriz de covariância dos erros do estimador a um valor estacionário, supondo-se estabilidade do sistema e ergodicidade da cadeia de Markov associada. Mostra-se, também, que existe uma única solução positiva semi-definida para a equação de Riccati estacionária e, ainda mais, que tal solução é o limite da matriz de covariância dos erros. A partir da introdução de uma hipótese adicional - de que os parâmetros do sistema estão sujeitos a incertezas na forma de politopos convexos - constrói-se um filtro linear dinâmico em que as iterações possuem estabilidade na média quadrática e que minimiza o limitante superior para o valor esperado do erro quadrático. Uma formulação do tipo LMI (Linear Matrix Inequalities) é proposta para a solução do problema. / This thesis deals with the linear filtering problem for discrete-time Markov jump linear systems with both additive and multiplicative noises. It is assumed that the values of the Markov chain are not available. This is the first time that a solution to the problem with these parameters is presented. By using some usual geometric arguments it is obtained a Kalman type filter conveniently implementable in a recurrence form. The stationary case is also studied and a proof for the convergence of the associated Lyapunov and Riccati like equations is presented. By adding an additional hypotesis - that the parameters of the systems are subject to convex polytopic uncertainties - it was designed a dynamic linear filter such that the closed loop system is mean square stable and minimizes an upper bound for the stationary expected value of the square error. A Linear Matrix Inequalities (LMI) formulation is proposed to solve the problem.