Renormalization Group approach to Gravity: the running of G and L inside galaxies and additional details on the elliptical NGC 4494

We explore the phenomenology of nontrivial quantum effects on low-energy gravity. These effects come from the running of the gravitational coupling parameter G and the cosmological constant L in the Einstein-Hilbert action, as induced by the Renormalization Group (RG). The Renormalization Group corrected General Relativity (RGGR model) is used to parametrize these quantum effects, and it is assumed that the dominant dark matter-like effects inside galaxies is due to these nontrivial RG effects. Here we present additional details on the RGGR model application, in particular on the Poisson equation extension that defines the effective potential, also we re-analyse the ordinary elliptical galaxy NGC 4494 using a slightly different model for its baryonic contribution, and explicit solutions are presented for the running of G and L. The values of the NGC 4494 parameters as shown here have a better agreement with the general RGGR picture for galaxies, and suggest a larger radial anisotropy than the previously published result.Comment: 9 pages, 2 figs. Based on a talk presented at the VIII International Workshop on the Dark Side of the Universe, June 10-15, 2012, Buzios, RJ, Brazil. v2: typos removed, matches published versio

Modelo estocástico-determinístico para o dimensionamento optimizado de condutas forçadas em aproveitamentos hidroeléctricos

Neste trabalho divulga-se um algoritmo para a concepção e dimensionamento de sistemas de adução de água a aproveitamentos hidroeléctricos que incorpora ferramentas de simulação dos parâmetros base e técnicas de optimização. Com recurso à ferramenta de simulação de Monte Carlo são gerados os elementos base, designadamente custo unitário do kWh ou a solicitação da energia e, subsequentemente o tempo do escoamento na conduta adutora. Concebe-se a tarefa de dimensionamento como um procedimento de apoio à decisão que se baseia na análise dos diversos resultados do algoritmo de optimização. Apresenta-se a formulação matemática do problema. Em cada simulação, o objectivo consiste em determinar o diâmetro da adutora que maximiza os resultados e que respeite as restrições técnicas. A equação resultante para a função objectivo e as restrições são não lineares. Referem-se os algoritmos de optimização que poderão ser usados para o cálculo do diâmetro óptimo. Descreve-se a metodologia desenvolvida. O interesse da formulação proposta é demonstrado com exemplos de aplicação. Emprega-se a metodologia na definição de fórmulas de pré-dimensionamento e no estabelecimento de funções de custo que quantifiquem os investimentos e os encargos de exploração em função do caudal de projecto

Modelação e previsão de utilizações de água usando uma ferramenta de optimização para a estimação de parâmetros

A correcta caracterização, modelação e previsão das utilizações de água é uma tarefa indispensável para a adequada concepção e para a gestão optimizada e sustentável dos sistemas de abastecimento água e de drenagem de águas residuais. Neste trabalho é descrita e aplicada uma metodologia que se revela como uma ferramenta prática para a previsão a curto prazo das solicitações de água. Descreve-se o procedimento preconizado para a modelação dos caudais horários. O primeiro passo consiste no agrupamento dos dados históricos em quatro tipos característicos: os dias úteis, os Sábados, os Domingos e os feriados. Caracteriza se a sazonalidade ao longo de cada dia característico recorrendo a índices que são sucessivamente determinados por um algoritmo de médias móveis usando dados dos últimos dias. A actualização sucessiva dos índices sazonais incorpora as variações mais recentes registadas nos caudais de água. Incluem-se estes índices no modelo. Recorre-se a uma técnica de optimização para a estimação dos parâmetros do modelo em análise. Estudam se modelos alternativos. Os resultados do modelo preconizado são comparados com os modelos estocásticos ARIMA. Simula-se a aplicação do procedimento desenvolvido à previsão a curto prazo de utilizações horárias de água ocorridas em sistemas de abastecimento de água reais

Fundamentação técnica de políticas alternativas para a gestão da água disponível nas zonas costeiras

Neste trabalho descrevem-se os principais problemas associados à gestão da água doce disponível nas zonas costeiras, designadamente as crescentes solicitações, a elevada sazonalidade ou a intrusão salina. Indicam-se estratégias para fazer face a fenómenos como as ondas de calor, as secas ou as alterações climáticas. Identificam-se os meios necessários para a definição das estratégias de resolução dos actuais problemas e para a determinação das medidas racionais e optimizadas de gestão das origens e dos sistemas de abastecimento de água. Preconiza-se uma análise à escala regional que envolva as diversas origens e diversos utilizadores de água. Indicam-se pistas para a procura de alternativas, por exemplo, defende-se que todas as origens devem estar continuamente disponíveis, para o que devem coexistir os grandes sistemas de abastecimento a partir de tomas directas em barragens, as captações subterrâneas e, até, a eventual recolha de água salobra / salgada. As águas pluviais e residuais tratadas poderão ser conduzidas para locais onde possam ser utilizadas, no entanto disposição deste tipo de água nos aquíferos deverá ser acompanhada pela monitorização dos eventuais efeitos. Todas as medidas devem ser apoiadas em modelos de simulação dos sistemas hídricos e em modelos de gestão que incluam técnicas matemáticas de procura das melhores soluções. Tecem-se considerações sobre a aplicação destas medidas às zonas costeiras portuguesas mais vulneráveis a eventuais fenómenos como as secas e as alterações climáticas

Dimensionamento optimizado multi-critério de sistemas de condução da água considerando o conceito de benefício

Neste trabalho divulga-se uma ideia para a definição do conceito de benefício associado a dado diâmetro duma conduta e incorpora-se esta noção no procedimento para o dimensionamento optimizado de sistemas de condução da água. Associa-se este conceito à eventual disponibilidade para transporte da água. Propõem-se expressões analíticas alternativas para quantificar o benefício que o decisor poderá seleccionar. Com esta metodologia pretende incluir-se no procedimento de dimensionamento optimizado os critérios adoptados na prática pelos decisores. O interesse da formulação proposta é demonstrado com exemplos de aplicação. Comparam-se os resultados obtidos com procedimentos de dimensionamento que não quantificam o benefício

O incremento da recarga em aquíferos costeiros como sistema de controlo dos efeitos das alterações climáticas e da subida do nível do mar

Neste trabalho apresentam-se ferramentas de gestão (optimização e simulação) que permitem antecipar os efeitos de eventuais cenários das alterações climáticas e da projectada subida do nível do mar nos aquíferos costeiros. O incremento da recarga através da utilização da água disponível na região, com a qualidade que obedeça às normas e recomendações, constitui um sistema de controlo dos eventuais efeitos nefastos do avanço para o continente da água salgada marinha. Faz-se uma análise quantitativa dos efeitos do incremento da recarga nas extracções. Calcula-se o acréscimo na extracção em função das quantidades disponíveis para recarga. Determinam-se, também, as quantidades necessárias da recarga, de modo a que sejam mantidas as extracções iniciais e garantida determinada distância de segurança em relação a um ponto de controlo. Conclui-se que o incremento da recarga contribui para a utilização controlada e sustentável da água subterrânea e, consequentemente, para a gestão racional dos recursos hídricos disponíveis nas regiões costeiras.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

O incremento da recarga como componente duma estratégia para a utilização sustentável da água nas regiões costeiras face às alterações climáticas

Neste trabalho faz-se uma análise quantitativa dos efeitos do incremento da recarga no controlo da utilização de aquíferos do litoral sujeitos à intrusão salina provocada pela projectada subida do nível do mar. Em muitas zonas do litoral os aquíferos costeiros são a principal origem de água para abastecimento. A subida do nível do mar tem como consequência o inevitável avanço da cunha salina marinha em direcção ao continente. Sendo a utilização da água subterrânea economicamente interessante, aconselhariam os princípios de gestão de recursos hídricos o aproveitamento de parte da água que se escoa superficial ou subterraneamente e que se dirige, inevitavelmente, para o mar. A extracção de água subterrânea deve respeitar regras para que seja possível manter sob controlo a intrusão marinha. O incremento da recarga é uma medida de gestão que pode ajudar nesse controlo. A condução e introdução no aquífero de água superficial proveniente de linhas de águas vizinhas ou de águas pluviais e residuais tratadas permite aumentar o volume de água doce no aquífero e, assim, impelir a água salgada em direcção ao mar. A metodologia desenvolvida faculta o estudo do efeito da subida do nível do mar e do incremento da recarga nas extracções máximas permitidas para que a interface se mantenha além de determinada distância de segurança. Calcula-se o acréscimo na extracção em função das quantidades disponíveis para recarga. Dotando antecipadamente os sistemas de captação e de água abastecimento de água a partir dos aquíferos costeiros dum sistema de controlo da poluição salina poder-se-á mitigar os efeitos nefastos das alterações climáticas. O estudo desenvolvido evidencia que os efeitos da subida do nível do mar são diversos em função da distância à linha de costa das extracções, o que realça a importância dum adequado planeamento dos locais de construção das captações. Conclui-se que o incremento da recarga contribui para a utilização controlada e sustentável da água subterrânea e, consequentemente, para a gestão racional dos recursos hídricos disponíveis nas regiões costeiras.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Evolution of the phase-space density and the Jeans scale for dark matter derived from the Vlasov-Einstein equation

We discuss solutions of Vlasov-Einstein equation for collisionless dark matter particles in the context of a flat Friedmann universe. We show that, after decoupling from the primordial plasma, the dark matter phase-space density indicator Q remains constant during the expansion of the universe, prior to structure formation. This well known result is valid for non-relativistic particles and is not "observer dependent" as in solutions derived from the Vlasov-Poisson system. In the linear regime, the inclusion of velocity dispersion effects permits to define a physical Jeans length for collisionless matter as function of the primordial phase-space density indicator: \lambda_J = (5\pi/G)^(1/2)Q^(-1/3)\rho_dm^(-1/6). The comoving Jeans wavenumber at matter-radiation equality is smaller by a factor of 2-3 than the comoving wavenumber due to free-streaming, contributing to the cut-off of the density fluctuation power spectrum at the lowest scales. We discuss the physical differences between these two scales. For dark matter particles of mass equal to 200 GeV, the derived Jeans mass is 4.3 x 10^(-6) solar masses.Comment: 18 pages, 2 figures. Accepted for publication in JCA

Rigid-plastic and elastic-plastic methods to obtain the safety factor in the slopes stability analysis

É feita referência à análise da estabilidade de taludes usando métodos rígido-plásticos (MRP) e modelos elastico-perfeitamente plásticos usando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Apresenta-se um exemplo onde se verifica que os coeficientes de segurança Fs obtidos usando os métodos de Bishop e dos Elementos Finitos são praticamente iguais. Esta conclusão não pode ser generalizada a maciços terrosos muito heterogéneos ou com inclusões. É ainda analisada a influência das constantes elásticas na estabilidade de taludes. Os cálculos numéricos confirmam que as mesmas não têm influência no factor de segurança ao deslizamento geral, o que, teoricamente, numa análise qualitativa já seria de esperar.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), Projecto I/D POCTI/ECM/2521/95

Equilíbrio limite de massas terrosas : um programa geral para o cálculo do coeficiente de segurança por métodos rígidos-plásticos

O trabalho apresentado é um programa para computador para o cálculo de Fs por método generalizado das fatias que inclui os casos particulares dos clássicos para superfícies de rotura de directriz circular e outros para superfícies de rotura de directriz não circular. O programa inclui o caso de terrenos estratificados com condições de pressão de água nos poros de qualquer espécie e ainda sismos tratados através de um coeficiente sísmico. São tratados casos práticos e feita a comparação com resultados obtidos usando métodos de programação não linear e análises elasto-plásticas bidimensionais por elementos finitos.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Projecto POCI/ECM/57495/2004 – "Risco Geotécnico em túneis para comboios de alta velocidade