Resumo. Palavras-chave: Ictiofauna transposição barragem. REDVET. Revista electrónica de Veterinaria Volumen 12 Número 3

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1 REDVET Rev. electrón. vet. Vol. 12, Nº 3 Marzo/ Medidas mitigadoras dos impactos ambientais causados por usinas hidrelétricas sobre peixes (Mitigating measures for environmental impacts caused by hydroeletric usine on fish) Andrade, Estefânia de Souza: Doutoranda em Ciências Veterinárias, Universidade Federal de Lavras, esandrade@bol.com.br, esandrade Araújo, Jamile da Costa: Doutoranda em Zootecnia, Universidade Federal de Lavras, Bolsista CNPq, jamilejca@yahoo.com.br, jamilejca Resumo A construção de barragens para geração de energia tem sido considerada uma das maiores causadoras de impactos sobre a ictiofauna continental, principalmente sobre os peixes migradores conhecidos como peixes de piracema, pois a implantação de tais empreendimentos leva a um bloqueio ou maior dificuldade da migração dos peixes para as partes superiores das bacias, impossibilitando sua reprodução e levando a diminuição dos estoques naturais das espécies. Algumas formas de minimizar estes impactos são a construção de mecanismos de transposição, e de repulsão de peixes. Atualmente, os mecanismos de transposição mais utilizados são as escadas, eclusas e elevadores para peixes, enquanto os de repulsão incluem as barreiras físicas e elétricas. No Brasil, a instalação destes mecanismos foi impulsionada pela legislação de proteção à fauna, que prevê que a mortalidade de peixes provocadas pela implantação de usinas hidrelétricas são consideradas danos à fauna, sendo sujeitas a penalidades. Apesar de tais mecanismos já serem bastante utilizados, a escassez de estudos sobre a eficácia e consequência da implantação dos mesmos sobre as diferentes espécies de peixes ainda não estão elucidadas, com pena de tais sistemas serem implantados e não atenderem seu principal objetivo, servindo apenas como forma de melhorar a imagem do empreendimento perante a sociedade. Palavras-chave: Ictiofauna transposição barragem 1

2 Abstract The construction of dams for power generation has been recognized as a major cause of impacts on the continental fauna, particularly on migratory fish known as fish spawning, since the location of such projects leads to a deadlock or more difficult the migration of fish to the tops of the river, preventing replication and leading to reduction in natural stocks of the species. Some ways to minimize these impacts are the construction of fishways, and repulsion of fish. Currently, the mechanisms for implementing the most used are the stairs, locks and fish elevators, while the repulsion include physical barriers and electrical. In Brazil, the establishment of these mechanisms has been driven by legislation to protect the fish, which provides that the mortality of fish caused by the implementation of hydro power plants are considered damage to fauna, being subject to penalties. Although such mechanisms are already widely used, the lack of studies on the effectiveness and consequences of their deployment on the different fish species are not yet understood, sorry for such systems are in place and do not meet its primary objective, but are how to improve the image of the enterprise to society Key words: Ichthyofauna transposition dam 1. INTRODUÇÃO A matriz energética Brasileira é predominantemente hidrelétrica, chegando a 80% do total da produção (ANEEL, 2004). Tem um potencial de 260 GW, mas usa apenas 25% deste total. Isto difere de outros países, onde a principal fonte de energia elétrica é oriunda de termoelétricas de combustíveis fosseis ou nuclear. Esta característica de nossa matriz energética faz todo sentido, pois existe no território brasileiro uma extensa rede de rios e bacias hidrográficas com grande volume de água e com quedas que facilitam a instalação de hidrelétricas. Outro fator que desencadeia esta tendência nacional, é que a produção de energia elétrica por fontes alternativas, não possuem escala para atender as crescentes necessidades do país, tornando imprescindível a implantação de novas usinas hidrelétricas a curto e médio prazo (Junho, 2008). Apesar de seus incontestáveis benefícios energéticos, as usinas hidrelétricas estão associados, impactos ambientais, dentre os quais merece destaque sua interferência com as populações de peixes, principalmente as migradoras. Este fato se reveste de importância ainda maior quando se leva em conta a grande diversidade de espécies de peixes nos rios Brasileiros, e sua importância na cultura e 2

3 subsistência das populações ribeirinhas e na economia do país (Junho, 2008). Independente de serem de curto prazo ou cumulativos, os impactos sociais adversos a população ribeirinha são uma séria conseqüência dos grandes represamentos. Dentre muitos fatores podemos destacar: o deslocamento forçado da população, devido à construção de represas, a redução dos recursos pesqueiros devido aos impactos exercidos sobre as espécies de peixes, entre outros. A ictiofauna brasileira é uma das mais ricas e diversificadas do mundo, o que reflete numa ampla variedade de formas e padrões comportamentais (Agostinho et al., 2007). Entre as espécies, os peixes de maior importância para a pesca são os popularmente conhecidos como de piracema, isto é, peixes que migram sazonalmente rio acima entre os locais de alimentação e de reprodução. Além dos obstáculos naturais, estes peixes precisam sobrepor as ameaças criadas pelo homem: a poluição, a pesca predatória e as barragens (Vazzoler & Menezes,1992). Atualmente, a construção de barragens, e a conseqüente formação dos reservatórios, podem ser consideradas algumas das principais causas da diminuição populacional de peixes em diversas partes do mundo. Conseqüentemente, a natureza e a intensidade de impactos ambientais decorrentes das modificações hidrológicas impostas pelos represamentos interferem nas peculiaridades da fauna local, tais como nas estratégias reprodutivas, nos padrões de migração, nas especializações tróficas, no grau de pré-adaptação a ambientes lacustres, interações entre os organismos e a dominância de espécies, modificações das condições físico-químicas da água, eutrofização e deterioração da qualidade da água, alterações das inter-relações dos ecossistemas terrestre/lacustre, inundação de áreas sazonalmente alagáveis e aumento do número de parasitas dos peixes (Larinier, 2000; Baxter, 1977; Tundisi, 1978; Agostinho et al., 1992). A jusante do barramento observa-se impactos que se referem a alterações do fluxo de água, supersaturação gasosa e aumento do nível de predação próximos à barragem, além de controlarem o regime de cheias (Baxter, 1977; Tundisi, 1978). As espécies de peixes adaptadas a ambientes reofílicos são as mais afetadas com a transformação súbita do ambiente lótico para lêntico, uma vez que as adaptações e estratégias reprodutivas estavam associadas ao ambiente lótico. Cabe também ressaltar que as condições atuais podem comprometer a abundância das espécies em vários aspectos, como a utilização do espaço físico, a oferta de 3

4 alimento e a qualidade da água e do substrato (Agostinho et al., 2007). As alterações mais relevantes produzidas pelos reservatórios sobre essas espécies migradoras e endêmicas, tanto montante quanto jusante da barragem, é o bloqueio ou o retardo do movimento de peixes para as partes superiores da bacia. Onde se essas alterações ambientais se tornarem críticas o peixe não terá mais possibilidade de se reproduzir no respectivo ciclo (Costa et al., 1999). Outros impactos biológicos também relacionados à barreira física representada pela barragem, para as espécies aquáticas, é o fator de isolamento das populações que antes se encontravam em contato (Souza, 2000). Verifica-se que a preocupação e a busca de solução para esse problema é bem antiga, pois, o primeiro mecanismo de transposição para peixes, do qual se tem registro, foi construído em 1640 em Bern na Suíça. No entanto, esse tipo de empreendimento surge no Brasil somente quase três séculos depois, em 1906, com a construção de uma escada na usina de Salto Grande, no distrito de São Joaquim em São Paulo (Martins, 2000). A instalação de mecanismos de transposição de peixes (MTPs) no Brasil foi impulsionada com a edição de leis que visam atenuar os impactos do barramento sobre os peixes de piracema. A Instrução Normativa Nº 146, de 11 de janeiro de 2007, estabelece critérios e padroniza os procedimentos relativos à fauna no âmbito do licenciamento ambiental de empreendimentos e atividades que causam impactos sobre a fauna silvestre. Outro impacto observado pela construção de barragens através da interrupção de rotas migratórias para as espécies migradoras é a tendência da formação de acúmulo de peixes no sopé das barragens. Este acúmulo acaba desencadeando outros impactos, tais como a mortandade de peixes em turbinas hidráulicas e vertedouros (Agostinho et al., 1993). Este evento ocorre principalmente durante as manobras de parada de máquinas para manutenção. A mortandade neste caso encontra-se associada à entrada de cardumes de peixes no interior dos tubos de sucção durante a parada. Eventos de mortandade são também observados quando ocorre a passagem de peixes por turbinas no sentido montante-jusante (Silva et al., 2006). No caso de vertedores, a mortalidade está relacionada ao impacto direto ou através da supersaturação de gás. Impacto fatal pode ocorrer contra estruturas da barragem ou contra o leito e margens do rio. No entanto, desenho apropriado do vertedor e da bacia de dissipação pode 4

5 aumentar satisfatoriamente a taxa de sobrevivência dos peixes (Therrien & Bourgeois, 2000). No caso de passagem pelas turbinas, o nível de danos causados aos peixes migrando para jusante é bem mais acentuado, e vem sendo estudado com mais freqüência. Estudos têm indicado que as taxas de mortalidade variam de 0% a 100 % nas turbinas do tipo Francis, sendo raramente menor que 10 % (Eicher et al., 1987), e de 0 a 20 % para turbinas Kaplan (Therrien & Bourgeois, 2000). Segundo Cada (2001), variações súbitas na pressão, choque e compressão contra as pás, desorientação devido à alta turbulência no tubo de sucção e conseqüente susceptibilidade a predadores são as principais causas de morte de peixes migradores que atravessam a barragem através das turbinas. Mortalidades de peixes dessa forma são consideradas danos à fauna pela legislação federal (e.g., Lei de Crime Ambientais, Lei de 13/02/98) e, portanto, sujeita as penalidades previstas. Deste modo, o desenvolvimento de sistemas que causem a repulsão de peixes de áreas de risco em usinas hidrelétricas tem sido de total interesse por parte do setor elétrico (Silva et al., 2006). 2. TRANSPOSIÇÃO MANUAL A transposição manual consiste na retirada de um determinado número de peixes de diversas espécies, da jusante da barragem e levar até a montante como os mecanismos de transposição definitivos. Com essa prática, além da possibilidade de se transpor um número considerável de peixes, comparável ao número de exemplares transpostos por algumas das escadas para peixes construídas no Brasil, a transposição manual, através da marcação de peixes, possibilita a avaliação da possibilidade de retorno dos peixes para jusante, que se dá principalmente através dos vertedouros (Pompeu & Martinez, 2003). Assim, a transposição manual surge como alternativa emergencial de atendimento à legislação, seja durante o projeto ou construção de mecanismos definitivos em barragens de PCHs já existentes, ou mesmo durante períodos de desvio do rio em barragens em construção, atenuando os efeitos destes empreendimentos sobre a ictiofauna. Adicionalmente, quando efetuada com rigor técnico e científico, este procedimento pode proporcionar levantamento de informações inéditas sobre o comportamento dos peixes sulamericanos frente à PCH (Pompeu & Martinez, 2003). 3. MEDIDAS MITIGADORAS Mecanismos para transposição de peixes 5

6 Mecanismos de transposição de peixes são estruturas que possibilitam o deslocamento dos peixes no rio, através de barragens, sem excessivo estresse. Estruturas para transposição de peixes têm uma história relativamente longa, com os mais antigos registros datando de mais de 300 anos atrás, na Europa. No Brasil, estes têm sido objeto de atenção de técnicos e outras pessoas interessadas desde 1906, com a construção da primeira escada para peixes na barragem da Usina Itaipava, no rio Pardo, Estado de São Paulo (Agostinho et. al., 2007). Um mecanismo de transposição de peixes deve prever a subida para desova dos peixes adultos e garantir o retorno das larvas, peixes pequenos e adultos. A descida do MTP, especialmente em hidrelétricas, está relacionada a problemas tais como arrasto dos peixes, localização das tomadas d água, relação de mortalidade e ferimentos nas turbinas, dentre outros não considerados na subida do mecanismo (Northcote, 1998). Segundo Kynard (1993), embora sejam conceitualmente simples, para se tornarem eficientes, os mecanismos de transposição devem ser projetados e operados levando em consideração diferentes aspectos comportamentais dos peixes, e não apenas aspectos de engenharia, como altura da barragem, topografia local, distância entre a barragem e a casa de força, etc. Além de considerar o número esperado de exemplares migrantes, histórico de vazões locais; probabilidade de vertimentos e flutuações do reservatório durante a estação reprodutiva; necessidade, disponibilidade e custos da água de atração, como custos com manutenção e operação (Bengeyfield et al., 2001). A eficiência do MTP reside, fundamentalmente, no conhecimento das características biológicas das espécies que o utilizarão. Tal conhecimento pode ser denominado de base biológica dos mecanismos de transposição, e inclui diversos aspectos, tais como: (i) habilidades natatórias dos peixes, em termos de velocidades mínimas de atração e velocidades máximas capazes de serem superadas; (ii) padrões migratórios, compreendendo a distribuição temporal e espacial das diferentes espécies; (iii) comportamento no canal de fuga, particularmente a distribuição das diferentes espécies em função de características do escoamento (i.e. profundidade, velocidade, nível de turbulência, qualidade da água, temperatura, oxigênio dissolvido, luminosidade, dentre outros); e (iv) a capacidade dos peixes de localizarem o caminho de volta durante a migração para jusante (Martinez et al., 2001; Santos et al., 2006). O número de espécies migradoras é uma das características determinantes para o projeto dessas estruturas, uma vez que, caso comprovado uma grande variedade de peixes, torna-se necessário a 6

7 escolha de um mecanismo menos seletivo. Esse tipo de problema é muito comum em países tropicais, cujas comunidades de peixes são bem mais diversificadas que as encontradas em países do hemisfério norte (Santos et al., 2006). No entanto, além da diversidade, as diferenças entre as comunidades de peixes tropicais, e as que ocorrem em locais de clima temperado se estendem, também, ao comportamento migratório e as suspeitas quanto às diferenças nas capacidades natatórias. Entender o comportamento das espécies-alvo é necessário para adequadamente projetar, localizar e operar uma passagem de peixe (Kynard, 1993). Existem basicamente três tipos de MTPs: elevador para peixes, que funciona como uma caçamba que iça os peixes para o reservatório superior; eclusa para peixes, que tem seu funcionamento similar à eclusa para navios; e escada para peixes, constituída de tanques separados por anteparos para a dissipação de energia, podendo ser do tipo tanque com vertedor, com ou sem orifício, Denil, ou ranhura vertical (Viana et al., 2006). O escoamento na entrada do MTP deve possuir um volume suficiente para atrair o peixe, no entanto, não pode superar a velocidade de explosão das espécies que utilizarão o mecanismo, o que ocasionaria grande fadiga e stress nestes indivíduos. Deve-se ter uma preocupação especial quanto à velocidade na entrada do mecanismo devido à proximidade com outros sistemas do empreendimento, como, por exemplo, o canal de fuga das máquinas, que pelo grande volume descarregado promovem a atração dos peixes para esta região (Clay, 1995). Outra preocupação na construção deste tipo de mecanismo se refere à dissipação de energia nos tanques, que não deve superar 0,191 kw/m3, para não promover desorientação dos peixes (Rajaratnam et al., 1986). A implantação de mecanismos de transposição de peixes tem esbarrado em uma resistência do meio técnico, baseada na afirmação que estes irão reduzir as taxa interna de retorno dos empreendimentos. Entretanto, este fato apesar de correto, não pode ser utilizado como alegação para a não implantação destes sistemas (Martinez et al., 2001). Por conta disto, sistemas recuperadores de energia em usinas hidrelétricas têm sido implantados, de modo a permitir que os mecanismos de transposição de peixes possam ser instalados, sem representar, no entanto, um salto em termos de custo de energia gerada pelas mesmas. Este fato é necessário para permitir o aproveitamento econômico dos potenciais residuais sem causar um impacto ambiental de proporções difíceis de prever, com os dados atualmente disponíveis. (Martinez et al., 2001). 7

8 Segundo Magalhães et al. (2004), a inserção de uma unidade geradora de pequeno porte junto ao MTP apresentaria uma série de vantagens, principalmente por possibilitar a geração em situação de baixa vazão em um ponto de rendimento elevado. Isto sugere que seja interessante estudar a possibilidade de se instalar, nos futuros empreendimentos, um sistema de água de atração de maior capacidade. Esta estratégia pode ser vantajosa, e trará os seguintes benefícios: Melhoria da atratividade do MTP; Aumento do rendimento global dos grupos geradores instalados; Aumento da energia gerada no empreendimento. Com isso, Magalhães et al. (2004), puderam concluir que a operação de MTPs com recuperação energética da água de atração, ao invés de representar uma perda energética, constitui-se em um ganho energético Escada A instalação de escadas para peixes no Brasil era exigida pela legislação da primeira metade do século (Lei 2250, de ; decreto 4390, de e Decreto Lei 794, de ) que prescreve: a todos quantos, para qualquer fim, represarem as águas dos rios, ribeirões e córregos, são obrigados a construir escadas que permitam a livre subida dos peixes (Agostinho, 1997). O início da construção das escadas ou similares ocorreu quando observou-se a dificuldade dos peixes se locomoverem diante de obstáculos geológicos naturais, fossem eles quedas abruptas tipo cachoeiras ou corredeiras íngremes, e resolveu facilitar sua movimentação, visando sua sobrevivência no ecossistema e a perpetuação das reservas pesqueiras para atividades esportivas ou profissionais (Moretto, 2005). A escada de peixe é o mecanismo de transposição mais popular e mais utilizado em todo o mundo. As principais partes que compõem as escadas são: entrada, centro e saída. Chama-se de entrada o local por onde entram os peixes (equivalente à saída do fluxo de água) a qual é considerada a parte mais importante da escada, e de saída o local por onde os peixes saem (equivalente à entrada de água). O centro da escada é constituído de uma série de tanques separados por barreiras que controlam o nível de água nos tanques (Rainey, 1991). Fluxos muito turbulentos que provocam redemoinhos próximos à entrada podem confundir os peixes, dificultando a sua localização. Em locais onde a vazão de água da escada é pequena comparada com a do rio, uma quantidade de água suplementar pode ser necessária para 8

9 aumentar a vazão e a velocidade do fluxo de água na entrada da escada, e com isto melhorar a atração dos peixes. Essa água suplementar é conhecida como água de atração, e é geralmente tomada próximo à saída da escada e solta através de difusores, próxima a entrada. Esse fluxo adicional tem como intuído estabelecer a atratividade suficiente para que os peixes encontrem a entrada do mecanismo. O grau de atratividade insuficiente é apresentado como um dos principais fatores causadores do mau funcionamento dos mecanismos para transposição, segundo Clay (1995) e Larinier (2001). Entretanto, para o caso de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH s) a água de atração, quando necessária, pode representar um valor significativo da vazão disponível, comprometendo o empreendimento como um todo, se considerarmos a redução da energia disponível. No caso de aproveitamentos maiores, mesmo representando um valor marginal, esta "perda" de água e conseqüente redução de geração pode significar valores econômicos consideráveis, apesar de normalmente não comprometer a viabilidade do empreendimento (Martinez et al., 2001). A utilização de escadas pode ser considerada prática usual em desníveis inferiores a 10 m. Para desníveis superiores eclusas e elevadores têm sido preferencialmente utilizados. Este fato está associado ao alto custo das escadas e o pouco conhecimento da capacidade física dos peixes em transpor desníveis elevados (Pompeu & Martinez, 2003). Os mecanismos de transposição tipo escada possuem diversas configurações: Escada do tipo Denil Esse tipo de mecanismo foi projetado por Denil em 1906 na Bélgica, e foi muito utilizado na Europa na primeira metade do século XX. Os anteparos deste tipo de sistema são inclinados e possuem uma abertura específica na região central, estes anteparos, em sua forma complexa, causam uma corrente helicoidal secundária extremamente eficiente na dissipação de energia do escoamento em decorrência da transferência de quantidade de movimento (Larinier, 2001). Devido às altas velocidades encontradas, pode-se caracterizar a escada de peixes do tipo Denil como seletiva, sendo esta apropriada para espécies que possuem velocidade e resistência suficientemente altas. Ela não é indicada para pequenos peixes (< cm). Entretanto, peixes pequenos têm sido observados passando por escada do tipo Denil quando esta é alimentada por vazão insuficiente, com nível de água menor que o requerido para causar correntes helicoidais (Larinier, 1998). 9

10 Figura 1. Escada do tipo Denil. Fonte: Martins( 2000) Escada do tipo tanque com vertedor Este tipo de sistema é composto por tanques separados por anteparos simples ou com aberturas, que podem ser de diferentes formas. Além disso, existem diferentes configurações da localização destas aberturas. Um grande problema que pode ocorrer na utilização da escada do tipo tanque com vertedor, é o fato de que se as velocidades sobre o vertedor, abertura ou orifício excederem a velocidade crítica para a subida do peixe, esse não poderá mover-se de encontro à direção do escoamento. A ocorrência de jatos turbulentos, vórtices e escoamento circular impedem que o peixe suba o mecanismo (Kim, 2001). Figura 2. Escada do tipo Tanque com Vertedor do rio Nester na França. Fonte: Viana (2006) 10

11 Escada do tipo ranhura vertical Esse tipo de mecanismo consiste em um canal separado por tanques sucessivos, que por sua vez são divididos por anteparos que possuem uma abertura vertical e que permitem a passagem da água. Estes anteparos podem ser simples ou duplos, podendo apresentar-se em diferentes configurações. Esse sistema foi desenvolvido em 1943 e representou um avanço no design de mecanismo de transposição para peixes. A escada do tipo ranhura vertical possui complexos detalhes de anteparos (Clay, 1995). Diferenciando-se dos outros tipos de escadas, estes detalhes são usualmente definidos a partir de estudos de modelos hidráulicos. Nestes estudos têm de se levar em conta a diferença do nível da lâmina d água de um tanque para outro (DH). Este DH depende da espécie de peixe que irá utilizar a escada, usando sua velocidade de explosão para subir (Blake, 1983). As escadas com ranhura vertical oferecem condições toleráveis para os peixes, incluindo baixas velocidades para peixes jovens, e possibilidade de subida de diferentes espécies, por permitirem a transposição em diferentes profundidades (Beitz, 1999). Figura 3. Escada do tipo ranhura vertical da UHE de Igarapava. Fonte: Vicentine (2004) 11

12 Elevador No mecanismo de elevador, os peixes são atraídos para um compartimento com água, posicionado abaixo da barragem, e transportados passivamente para o alto através de cabos, caminhõestanque, tanques em planos inclinados e etc., sendo então liberados no reservatório. Sua eficiência é regulada pela capacidade de atração e freqüência de funcionamento que possibilitam a transposição em qualquer faixa de desnível (Agostinho et al., 2007; Martinez et al., 2001). Um mecanismo de transposição de peixes para ser eficiente deve atrair os peixes para a entrada e possibilitar que estes nadem contra o fluxo de água gastando a mínima quantidade de energia possível (Larinier, 2001). Portanto, é extremamente necessário possibilitar a localização da entrada, o que é conseguido usualmente através da liberação de um fluxo atrativo para os peixes possam se orientar. Esse fluxo é conhecido como água de atração, e é geralmente tomado próximo à saída do mecanismo (a montante da barragem) e liberado, através de difusores, próximo a entrada dos peixes (a jusante da barragem). A adução deste volume de água do reservatório até a entrada do mecanismo para a transposição geralmente é realizada através de bypass em canal aberto ou por um conduto forçado. Entretanto, esse volume de água desviado para melhorar a atratividade de um mecanismo de transposição pode significar uma considerável redução na vazão disponível para a geração (Magalhães et al., 2004). As principais vantagens dos elevadores de peixes comparados com outros tipos de mecanismos de transposição encontram-se nos seguintes itens: seu custo de implantação é praticamente independente da altura da barragem, os elevadores possuem pequenos volumes globais, tempo reduzido de percurso dos peixes, menor seletividade, além de permitir o controle da quantidade de peixes transpostos. Este tipo de mecanismo, também tem baixa sensibilidade à variação de nível d água a montante. Além disso, também são considerados mais eficientes para algumas espécies, que tem dificuldade em transpor por mecanismos tradicionais. Quanto às desvantagens, podemos citar o elevado custo de operação e manutenção, concepção estrutural e mecânica sofisticada, não permitir a migração trófica, índice de mortalidade moderado, devido as operações mecânicas envolvidas, e o fato de ser uma estrutura fixa. Entretanto, a eficiência dos elevadores para pequenas espécies é geralmente baixa devido ao fato que telas suficientemente finas não podem ser utilizadas, por razões operacionais (Larinier, 2001; Pompeu & Martinez, 2003; Martins, 2004 ;Agostinho et al., 2007). De acordo com Pompeu & Martinez (2003), mecanismos desta natureza têm suscitado desconfiança por parte da sociedade com 12

13 relação a efetividade de sua operação por parte do empreendedor, outro fator desfavorável. Segundo Pompeu & Martinez (2005), a economia na água de atração através do estudo e ajuste da freqüência dos ciclos de transposição pode, em parte, compensar o maior custo com operação e manutenção, que é geralmente apontado como a principal desvantagem de um mecanismo do tipo elevador, incluindo aqueles com caminhão tanque. Quando comparados com escadas para peixes, elevadores também apresentam como vantagem a possibilidade de ajustamento do número e horário dos ciclos de transposição, às ocasiões com maior afluxo de peixes, procedimento que, em alguns casos, pode significar considerável economia de água. Entretanto, este ajuste só pode ser obtido através do estudo detalhado do comportamento migrador da ictiofauna local (Pompeu & Martinez, 2005). Alguns projetos de elevadores para peixes têm se voltado para sistemas do tipo trapping and trucking, em que os peixes são captados a jusante da barragem em reservatórios e transportados para montante em caminhões-tanque (Clay, 1995). Figura 4. Componentes do mecanismo de transposição do tipo elevador com caminhão-tanque: 1- canal de atração, 2- mecanismo de transferência para a caçamba, 3- caçamba, 4- caminhão-tanque. Fonte: Magalhães et al. (2004) 13

14 O funcionamento de um elevador com caminhão-tanque pode ser entendido através do detalhamento das diferentes etapas que caracterizam um ciclo de transposição (Pompeu & Martinez, 2005): As espécies migradoras são atraídas através de um fluxo de água para o interior do elevador; Após entrar no elevador, um sistema de grades aprisiona os peixes sobre uma caçamba submersa; A caçamba é içada e direcionada sobre um caminhão-tanque; Os peixes são transferidos da caçamba para o tanque, que então os transporta até o local de liberação a montante. No tipo elevador com caminhão-tanque as espécies migradoras são atraídas através de uma vazão de atração, conduzida desde o nível do reservatório a montante até o canal no interior do mecanismo, através de um conduto forçado. Este canal, que faz a ligação entre a caçamba para transposição de peixes e o rio, é escavado lateralmente, a jusante do canal de fuga. A maior vantagem de um sistema do tipo elevador com caminhãotanque consiste na sua versatilidade com relação ao local de liberação dos indivíduos transpostos, o que o torna bastante apropriado para algumas situações (Pompeu & Martinez, 2003). Em rios com barramentos em cascata (barragens sequenciais), o elevador com caminhão-tanque permite que os peixes sejam capturados junto à barragem de jusante e transportados diretamente para o reservatório de montante. Desta maneira, evita-se que sejam efetuadas sucessivas transposições, ou que sejam construídos diversos mecanismos. A maior flexibilidade do sistema também é o motivo pelo qual este tipo de mecanismo se aplica em barramentos que apresentam a casa de força distante da barragem. Quando a probabilidade de vertimentos é pequena mesmo nos períodos de maior precipitação, situação comum em PCHs, a eficiência de um mecanismo de transposição instalado junto à barragem fica comprometida, já que os peixes freqüentemente têm dificuldade em alcançá-lo. Nestes casos, o mecanismo do tipo elevador com caminhão-tanque permite que os peixes sejam atraídos e capturados junto à casa de força, local onde geralmente são observadas concentrações dos cardumes, e transportados até o reservatório (Pompeu & Martinez, 2005) Canal de passagem secundário Em anos recentes, surgiu na Europa uma grande tendência à utilização de canais secundários, para a transposição de peixes em barragens. Sem sombra de dúvidas, esses canais atendem a requisitos de ordem 14

15 biológica de forma mais satisfatória do que estruturas tais como escadas, elevadores ou eclusas, no que concerne à conectividade dos rios (FAO/DVWK, 2002). Os canais secundários são definidos como tipos especiais de meios de transposição desenhados para permitir a passagem dos peixes, localizando-se em torno do principal obstáculo. São muito semelhantes aos tributários naturais do rio (Larinier, 2001). Esses rios artificiais buscam restabelecer o contato entre os trechos a montante e a jusante da barragem, e se caracterizam pelo baixo gradiente (geralmente menor que 5%), sendo a energia dissipada através de corredeiras e cascatas dispostas de formas regular ao longo do curso e geralmente possuem um curso sinuoso (Gebler, 1998). Figura 5. Canal da piracema, Usina Hidrelétrica de Itaipu. Fonte: Dificuldades em relação a essa estratégia de passagem relacionam-se à necessidade de espaço nas imediações da barragem, e ao fato de ser de difícil adaptação às variações de nível a montante, exceto se providos de comportas. De qualquer maneira, a entrada no sistema 15

16 deve estar localizada o mais próximo possível do obstáculo, onde os peixes se acumulam. O Canal de Piracema de Itaipu, que se utiliza, em parte, do rio Bela Vista, é o único conhecido nessa modalidade de meio de transposição na América do Sul. Entretanto, nesse caso, dada a declividade a ser vencida em alguns trechos, foram implantadas escadas e redutores de velocidade da água (Agostinho et al., 2007). Os canais secundários podem se apresentar de várias formas, incluindo rampas ou taludes de fundo, rampas de peixes e canal de derivação (Junho, 2008). Suas características geralmente são definidas considerando critérios e recomendações construtivas típicas de trabalhos de restauração de rios (FAO/DVWK, 2002). De forma geral, estes canais têm sido implantados em barragens com desníveis médios de 3,0 m e máximos de 7,0 m, que são pequenos em comparação com os outros utilizados geralmente no Brasil (Junho, 2008). Esses canais também são implantados, em reservatórios com níveis de operação constante ou com pequenas variações de níveis (aproveitamentos a fio d água). Isto porque variações significativas dos níveis de água de reservatórios exigem equipamentos de controle especiais, que podem criar condições hidráulicas que representem dificuldades à passagem de peixes, de acordo com Larinier (2001), e que descaracterizariam, de certa forma, o caráter natural do canal Eclusa A eclusa de peixes consiste em um compartilhamento localizado ao nível da água, a jusante, ligado a outro localizado ao nível de montante, por uma câmara delimitada por comportas ou de nível variado. A operação é similar á de uma eclusa de navegação, ou seja, os peixes são atraídos para o compartimento intermediário, que é então fechado e enchido até o nível de montante, sendo assim liberados no reservatório pela abertura da comporta superior (Agostinho et al., 2007). A eficiência desse mecanismo depende da capacidade de atração dos compartimentos aos peixes. Dada a impossibilidade de prever antecipadamente o ótimo hidráulico para tal atração, é desejável que essa estrutura tenha a máxima flexibilidade de operação (Agostinho et al., 2007). Esse mecanismo de transposição geralmente é utilizado para a transposição de desníveis não superiores a 40 m, e tem sido considerado pouco ou nada eficiente (Pavlov, 1989; Agostinho et al., 2007). É possível distinguir o funcionamento deste mecanismo em quatro diferentes fases. Inicialmente, os peixes são atraídos para a câmara 16

17 inferior da eclusa, quando os peixes se aproximam, a comporta inferior se fecha e a superior se abre, para que a câmara se encha até o nível do reservatório superior. Após a transposição dos peixes, a comporta superior se fecha e a inferior se abre, para que o volume de água excedente escoe. Em seguida, o processo se inicia novamente (FAO, 2002). A eficiência da eclusa depende principalmente do peixe, que deve se manter no tanque inferior (à jusante do barramento) durante a fase de atração, seguindo a elevação do nível d água durante o estágio de enchimento, e deixando-o após estar completamente cheio. É necessário que a velocidade e turbulência no tanque inferior sejam suficientes para atrair o peixe para dentro da eclusa. Entretanto, durante a fase de preenchimento da câmara, a eclusa não pode encher muito rápido. Isto resultaria em excessiva turbulência e aeração prejudiciais para os peixes, causando-lhes estresse, além da possibilidade de formação de bolhas de ar em seus órgãos internos. Este fato pode fazer com que os peixes permaneçam na câmara inferior. Os peixes devem ter tempo suficiente para deixar a eclusa, antes que se inicie o processo de esvaziamento (Larinier, 2001). Figura 6. Eclusa para peixes. Fonte: FAO (2002) 17

18 Segundo Martins (2004), as vantagens deste mecanismo são permitir migração trófica, não possuir restrição operativa da usina, seletividade baixa, independer do desnível, e necessitar de pouca área. E as desvantagens, o custo de operação e manutenção, depender de operação humana, manutenção constante, concepção estrutural, mecânica sofisticada, e a estrutura ser fixa Mecanismos de repulsão Os mecanismos de repulsão são equipamentos e outras medidas para a prevenção da entrada de peixes juvenis, durante migrações descendentes, em tomadas d água em aproveitamento de recursos hídricos, tais como projetos de irrigação, sistemas de abastecimento urbano e usinas hidrelétricas, com objetivo de redução da mortalidade. Tais dispositivos são associados, usualmente, a estrutura de contorno (bypass), que permitem a transposição de peixes também para a jusante (Junho, 2008). Os principais tipos de tecnologia presentes em mecanismos de repulsão para peixes são as barreiras físicas e os dispositivos para direcionamento, que podem ser estruturais ou comportamentais. A utilização de barreiras físicas, como telas ou grades, não são muito aconselháveis devido à perda de carga e de geração. Dessa forma, sistemas tais como barreiras elétricas estão sendo testados, pois os peixes são sensíveis a campos elétricos e podem ser guiados ou afugentados com o seu uso. Cortinas de bolhas, luz estroboscópica e som também estão sendo testados (Königson et al., 2002). Buscando formas de impedir a entrada dos peixes em áreas de risco nas usinas hidrelétricas, inicia-se o uso de sistemas de proteção e direcionamento, como alternativa para a proteção de cardumes de peixes que tentam passar pelas barragens existentes (Countant, 2001). No entanto, tendo em vista questões hidráulicas de operação dos grupos geradores, essas sistemas não se constituem de barreiras físicas a serem instaladas nos empreendimentos e sim barreiras comportamentais que visam alterar o comportamento das espécies de peixes fazendo com que elas evitem uma determinada área (Silva et al., 2008). Outras barreiras comportamentais, também estão sendo estudadas, tais como cortinas de jacto de água, correntes penduradas, visuais e químicas têm sido sugeridas e, em alguns casos avaliados, como medidas de proteção dos peixes. No entanto, nenhuma aplicação prática destes dispositivos tem sido desenvolvida, e elas não são consideradas tecnologias disponíveis para aplicação a Fish and Wildlife Coordination Act (CWIS) (Taft, 2000). 18

19 Campos elétricos Durante as paradas do grupo gerador para manutenção ou durante as operações do síncrono, que são rotinas corriqueiras em usinas hidrelétricas, os peixes atraídos ficam aprisionados dentro da tubulação, podendo causar grande mortandade. O reinicio do funcionamento do grupo gerador nas operações de síncrono pode ocasionar a morte de peixes em quantidades expressivas, tanto por danos mecânicos como por variações bruscas de pressão (Cada, 1997; Larinier & Travade, 2002; Lopes et al., 2003). Segundo Cada (2001), variações súbitas na pressão, choque e compressão contra as pás, desorientação devido à alta turbulência no tubo de sucção e conseqüente susceptibilidade a predadores são as principais causas de morte de peixes migradores que atravessam a barragem através das turbinas. Conter a entrada de peixes na tubulação de restituição ou expulsá-los quando necessário são alternativas para evitar a mortalidade. Barreiras físicas, como telas ou grades, provocam perda de carga e de geração, sendo, por conseguinte, indesejáveis. Esse inconveniente não ocorre com o uso de barreira elétrica. Barreiras elétricas tem se mostrado eficiente na prevenção da subida dos peixes rio acima. No entanto, um número de tentativas de desviar ou impedir o movimento dos peixes a jusante tiveram um sucesso limitado (Bengeyfield, 1990; Kynard & O'Leary, 1990). Por conseguinte, avaliações anteriores não conduziram a aplicações permanentes. Dada a sua anterior ineficiência e risco potencial, telas elétricas não são consideradas uma tecnologia viável para a aplicação em hidrelétricas. A aplicação de campo elétrico é capaz de conduzir, repelir e até paralisar o individuo (Vibert, 1967; Halsband & Halsband, 1984). A reação apresentada pelos peixes depende diretamente do tipo de campo aplicado, AC ou DC e sua intensidade e duração. No que diz respeito à aplicação de campos DC os peixes apresentam três tipos de comportamento, de acordo com a intensidade do campo aplicado indo do menor para o maior, para tensões AC os peixes não apresentam o comportamento de taxeamento, como relacionado abaixo (Wang, 1990): 1º - Reação inicial ou de sensibilidade: é caracterizada por uma leve agitação quando o peixe é exposto ao campo, corresponde ao nível de reação cuja intensidade do campo é a menor. 2º - Reação de direcionamento ou taxeamento: é caracterizada por apresentar uma intensidade de campo maior que a anterior, de 19

20 sensibilidade. Nela os peixes apresentam uma característica de orientação pelo campo aplicado chamado de eletrotaxes. Neste nível o peixe se alinha em direção ao anodo da fonte de campo. Este limiar é utilizado na pesca elétrica, onde o cardume é orientado por um campo dentro dos níveis de eletrotaxes, e depois aturdido com um pulso de intensidade maior. 3º - Reação de paralisia ou aturdido: é o estagio onde o peixe apresenta paralisia completa ou parcial dos movimentos, mantendo apenas a respiração e demais funções vitais. Este estágio corresponde ao limiar de campo máximo suportável pelo indivíduo. Correntes acima deste limiar fazem com que o peixe não sobreviva. Lopes et al. (2008), avaliaram a distribuição do campo elétrico em um aparato experimental destinado a impedir que os peixes entrem nas turbinas hidráulicas, e concluíram que a barreira gerada pelo par de eletrodos possui uma distribuição de campo muito irregular o que pode causar resultados diferentes para cada posição do peixe frente à barreira, expondo o indivíduo a uma diferença de potencial não gradual, e perigosa em alguns casos. Outro ponto a se considerar é que o potencial necessário para afugentar um peixe que se aproxima da barreira de forma ortogonal é suficiente para paralisar, ou até mesmo matar o mesmo peixe se colocado de forma longitudinal. Além do mais, uma maior concentração do potencial se dá nas extremidades, próximo aos eletrodos, o que coloca em risco os peixes que se utilizam das paredes do tubo de sucção para se movimentar, como mandis e cascudos. Essa configuração, portanto, não é a mais indicada para o propósito de construção de uma barreira em um tubo de sucção, principalmente se os eletrodos forem colocados no piso do mesmo. Existem outras configurações de eletrodos mais seguras para construção de uma barreira elétrica. Figura 7. Esquema de barreira elétrica em canal de fuga. Fonte: Junho (2008) 20

21 Luz estroboscópica Luz estroboscópica é definida como um dispositivo capaz de emitir flashes de luz extremamente rápidos, curtos e brilhantes (Ploskey & Johnson, 2001). Este mecanismo tem demonstrado eficácia para repulsão de várias espécies de peixes de regiões de clima temperado, quando utilizada na freqüência de emissão de 300 flashes/min (Ploskey & Johnson, 2001; Patrick et al. 1985; Sager & Hocutt, 1987; Sager, 2000; Sager et al., 2000a; Sager et al., 2000b; Johnson et al., 2001). De acordo com Königson et al. (2002), a luz é um estímulo primário para peixes e várias espécies têm sistemas visuais bem desenvolvidos. É sabido que para jovens de salmão e alguns outros peixes, a luz é um estímulo efetivo, porém a natureza da resposta, se de atração ou repulsão, depende do estado de aclimatação do peixe à luz do ambiente e da intensidade de luz utilizada nos testes (Silva et al., 2006). Segundo Silva et al. (2006), a partir dos testes preliminares realizados, pode-se observar que luz estroboscópica demonstra ter um certo potencial para causar repulsão de boa parte dos indivíduos de pelo menos duas espécies brasileiras, o piau (L. renhardtii) e o lambari-dorabo-amarelo (A. bimaculatus), quando configurada para emitir 720 flashes/min utilizando-se um equipamento de 750 W de potência, por pelo menos 1 hora. E testes realizados por Silva et al (2008), demonstraram a repulsão significativa de delta smelt (Hypomesus transpacificus) frente à exposição a luz estroboscópica a 360 flashes/min. Uma das questões levantadas por alguns autores em trabalhos realizados nos EUA e Canadá refere-se ao tempo de exposição dos peixes à fonte de luz, indicando que algumas espécies de clima temperado tendem a se acostumar com a luz, neutralizando o efeito de repulsão inicial (Silva et al. 2006). Luzes estroboscópicas têm se mostrado eficazes e consistentes em repelir um número de espécies de peixes em laboratório e experimentos de campo. Em contrapartida, outros estudos têm indicado que algumas espécies não respondem às luzes estroboscópicas. Portanto, o potencial uso desse mecanismo exige local e avaliação espécie-específica (Brown, 2000) Cortina de bolhas As cortinas de bolhas geralmente não são eficazes para o bloqueio e desvio dos peixes em aplicações práticas. Cortinas de bolhas de ar foram avaliadas em uma série de localidades e variedade de espécies. Em nenhum caso as cortinas de bolhas de ar tem se mostrado eficaz e 21

22 consistente para repelir qualquer espécie. Por isso, o potencial de aplicação desta tecnologia parece ser limitado. Todas as cortinas de bolha desses locais foram retiradas de serviço. É possível que cortinas de bolhas combinadas com outras tecnologias comportamentais, tais como fontes de luz, podem indicar melhor potencial para esta tecnologia híbrida no futuro (GLEC, 1994; McCauley et al., 1996). Alguns pesquisadores sugerem que a eficácia das cortinas de bolhas está associada ao som que elas produzem e não propriamente às bolhas (OTA, 1995) Som Em relação às barreiras sonoras, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de modificar padrões de movimentos de peixes. Neste aspecto o som possui várias características favoráveis como, por exemplo, a capacidade de ser direcionada, a reduzida atenuação com a profundidade, a independência da turbidez e da luminosidade, etc. Por outro lado, locais com altos níveis de ruído, como tomadas d água e tubos de sucção, podem dificultar a percepção pelos peixes de sons gerados de forma artificial, enquanto que sons de alta intensidade podem ser prejudiciais aos peixes (Hawkins, 1986). O escoamento através de turbinas, escadas de peixes e outras estruturas hidráulicas geram sons subaquáticos de baixa freqüência, menores que 1000 Hz. Dados da literatura parecem indicar que alguns peixes como os salmonídeos detectam apenas sons de baixa freqüência entre 10 e 1000 Hz (Hawkins, 1986). Sons de baixa freqüência são percebidos apenas a pequenas distâncias e os resultados disponíveis se referem a experimentos em pequena escala. Por outro lado, a repulsa de clupeídeos adultos a sons subaquáticos de alta freqüência 120 e 160 khz já foi relatada (Kinard & O leary, 1990). Entretanto, muitas espécies de peixes não respondem a sons de alta freqüência. Estudos de campo demonstram que a resposta de peixes a sons subaquáticos pode ser afetada por variáveis ambientais tais como, temperatura da água e velocidade do escoamento. E, também, pelo estágio de vida dos indivíduos, pelos horários do dia ou da noite dependendo da espécie de peixes em estudo. O foco de estudos recentes de proteção de peixe envolvendo tecnologias de som subaquático sobre a utilização de novos tipos sistemas acústicos de baixa e alta frequência que não tenham sido previamente disponíveis para fins comerciais. Alta freqüência (120 khz) de som tem se mostrado eficaz em repelir os membros do Gênero Alosa em locais em todo os Estados Unidos (Ploskey et al., 1995; 22

23 Dunning, 1995; Consolidated Edison Company of New York Inc., 1994). Outros estudos não têm mostrado boa consistência e efetividade em repelir espécies tais como, Smallmouth Bass (Micropterus dolomieui), perca amarela (Perca Flavescens), truta arcoíris Oncorhynchus mykiss (EPRI, 1998), Gizzard Shad (Dorosoma cepedianum), Arenque (Clupea harengus), anchova baía (pomatomus saltador) e Anchova Bay (Anchoa mitchilli) (Consolidated Edison Company of New York, Inc., 1994). Devido respostas espécie-específicas para diferentes freqüências avaliadas, e os variáveis resultados que têm sido freqüentemente produzidos, pesquisas suplementares se justificam em locais onde não há dados ou os mesmos são limitados para indicar que a espécie de interesse pode responder ao som. No campo, a resposta do peixe ao som está provavelmente mais relacionada ao movimento de partículas de pressão acústica, segundo Kalmijn (1988). O movimento das partículas é muito pronunciado num campo próximo de uma fonte sonora e é um importante componente do sentido que os peixes com maior sensibilidade a infra-sons (frequências inferiores a 50 Hz). Na primeira aplicação prática do infrasom para repelir peixes, Knudsen et al. (1992, 1994) encontraram um movimento de partículas tipo pistão de funcionamento do gerador em 10 Hz como sendo eficaz em repelir juvenis de salmão do Atlântico em um tanque e um canal de desvio de pequeno porte. Após o sucesso de Knudsen et al. (1992, 1994), havia uma crença generalizada na comunidade científica de que o infra-som poderia representar um eficaz repelente de peixe, uma vez que havia uma base fisiológica para a compreensão da resposta dos peixes ao movimento de partículas. O potencial de fontes de infra-sons disponíveis atualmente para efetivamente repelir os peixes tem sido posta em causa pelos resultados dos estudos mais recentes. Diante desses resultados, parece que as fontes de infra-sons precisam ser mais desenvolvidas e avaliadas antes de poderem ser consideradas uma tecnologia disponível para a aplicação Barreiras físicas As barreiras físicas são constituídas essencialmente por telas (metálicas ou plásticas) e são consideradas o meio mais efetivo e confiável para evitar a entrada de peixes nas tomadas d agua. Podem ser de diversos tipos, sendo as mais comuns as do tipo rotatório (rotating drum screen), deslizante (travelling screen) ou fixo (fixed screen). As telas do tipo Eicher e modular inclinada são consideradas experimentais (Junho, 2008). 23

24 Uma vantagem desses sistemas é que eles são efetivos para qualquer espécie, do tamanho e características natatórias consideradas em seu projeto. Contudo, a despeito de sua efetividade, estão sujeitos a obstruções por materiais flutuantes, que podem ser reduzidas com a utilização de sistemas para limpeza do tipo ar comprimido, mas os custos de implantação e operação são altos, tornando-os inviáveis para tomada d agua de grandes dimensões. Em muitos países, é exigida por lei a colocação de telas em tubos de sucção, para evitar a entrada de peixes nas turbinas e evitar possíveis injúrias Turnpenny (1999). Redes também são barreiras físicas do tipo experimental, que constituem um modo efetivo de evitar a entrada de peixes em tomadas d agua. O custo de instalação é comparativamente baixo, porém os custos de operação e manutenção são altos. Na prática, somente podem ser utilizadas em rios ou reservatórios onde há pouco material flutuante, devendo ser abaixadas ou retiradas nos períodos de vazões elevadas (Junho, 2008). Os dispositivos estruturas de direcionamento de peixes mais comuns são as grades, em ângulo (angled bar) ou perpendiculares (trash rack); e os sistemas tipo persiana (louver), que possuem, também, aspectos comportamentais, por alterar as características do escoamento a que os peixes respondem (Junho, 2008). Figura 8. Grade anticardume para tubo de sucção. Fonte: Junho (2008) 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS O desenvolvimento medidas mitigadoras são essenciais na construção e atividade de usinas hidrelétricas, devido o grande impacto ambiental e social que as mesmas causam. Porém, na implantação de tais medidas, como os mecanismos de transposição e os de repulsão de peixes, é de grande importância levar em consideração as condições ambientais e a ictiofauna local, seu comportamento, espécies e particularidades, com pena de tais mecanismos não atenderem seu 24