Redução de mortalidade e de custos de resgate em tomadas d'água e canais de fuga — HVEX | Itajubá, MG
Resumo executivo
A operação de usinas hidrelétricas convive com um problema ambiental persistente: peixes são atraídos para tomadas d'água, tubos de sucção e canais de fuga, onde ficam confinados durante paradas de máquina, sofrem lesões ao passar pelas turbinas ou morrem quando a unidade é desaguada para manutenção. As soluções tradicionais — resgate manual, grades físicas e manobras hidráulicas — são caras, trabalhosas e nem sempre eficazes, além de exporem operadores e o empreendedor a riscos e a exigências crescentes do licenciamento ambiental.
Este white paper apresenta as barreiras elétricas comportamentais como alternativa avançada para a proteção da ictiofauna. Diferentemente de uma cerca letal, a barreira estabelece um gradiente de campo elétrico crescente que os peixes percebem e evitam voluntariamente, sendo repelidos antes de entrarem na zona de risco. Discutem-se o princípio físico e comportamental, os parâmetros de projeto, a aplicação em tomadas d'água e canais de fuga, a segurança operacional e o licenciamento ambiental (IBAMA), e a literatura internacional sobre fish deterrence. O tema conecta-se ao esforço de P&D da HVEX, que integra, junto a parceiros acadêmicos e a um empreendimento hidrelétrico, o desenvolvimento de tecnologias de proteção da ictiofauna neotropical.
1. O problema: peixes, turbinas e o custo do resgate
Barramentos hidrelétricos alteram a dinâmica dos rios e concentram peixes em regiões de escoamento intenso, próximas às estruturas de geração. Duas situações críticas se repetem. Na operação normal, indivíduos são arrastados para a tomada d'água e passam pela turbina, sofrendo mortalidade por trauma mecânico, variação abrupta de pressão e cavitação. Nas paradas de máquina, peixes que penetraram no tubo de sucção e no canal de fuga ficam confinados quando a comporta fecha; ao esvaziar a unidade para inspeção ou manutenção, a equipe precisa executar resgate de emergência, muitas vezes sob pressão de tempo e em ambiente confinado.
O resgate de peixes é oneroso e logisticamente complexo: exige equipes especializadas, equipamentos, autorização ambiental e, frequentemente, a mobilização de biólogos para triagem e devolução dos animais ao rio. Além do custo direto, há o custo de oportunidade — a máquina permanece indisponível enquanto o resgate ocorre — e o risco de mortalidade elevada, com repercussão regulatória e de imagem. Manobras operacionais paliativas, como aumentar a velocidade do escoamento ou dispersar bolhas de ar para afugentar os peixes do tubo de sucção, mostram eficácia parcial e variável, o que motiva a busca por barreiras dissuasórias mais confiáveis e permanentes [5][6].
2. Fundamentos da barreira elétrica comportamental
A barreira elétrica comportamental não se destina a matar ou capturar peixes, mas a induzir neles uma resposta de evitação. Ao imergir eletrodos em um canal e aplicar entre eles pulsos de tensão, cria-se um campo elétrico na água cuja intensidade é máxima junto aos eletrodos e decresce com a distância. Um peixe que nada em direção à estrutura atravessa regiões de campo progressivamente mais intenso. Em campos fracos, ele apenas detecta a corrente; à medida que avança, o estímulo torna-se desconfortável e, por fim, forte o suficiente para provocar a virada e a retirada — a repulsão — antes que o animal seja imobilizado.
O ponto essencial de projeto é o gradiente: o campo deve crescer de forma suave o bastante para que o peixe reaja e escape com seus próprios movimentos, e não de forma abrupta que o atordoe. Um campo fraco demais é ineficaz; um campo forte demais pode imobilizar (galvanonarcose) ou lesar o animal — e, no caso de peixes em migração de descida, um indivíduo imobilizado seria arrastado justamente para a zona perigosa que a barreira pretende proteger. Por isso a literatura enfatiza posicionar a barreira em região de baixa velocidade de escoamento, tipicamente não superior a cerca de 0,3 m/s, para dar tempo de reação [1][2][4].
Os parâmetros que governam a eficácia são a intensidade do campo, a forma e a frequência dos pulsos, o arranjo geométrico dos eletrodos e a condutividade da água. A resposta varia ainda com a espécie e o tamanho do peixe — indivíduos maiores, que abrangem maior diferença de potencial ao longo do corpo, são sensíveis a campos menores. Sistemas bem ajustados, como os de guiamento por baixa tensão descritos na literatura, alcançam altas taxas de proteção sem dano aos animais, especialmente quando combinam a barreira comportamental a elementos físicos de orientação [2][3][7].
Figura 1 – Barreira elétrica no canal: o arranjo de eletrodos, alimentado por um gerador de pulsos, estabelece um gradiente de campo elétrico que forma a zona de repulsão, afastando os peixes antes da tomada d'água/turbina. Elaboração: HVEX, com base em [1][2][4].
3. Zonas de campo e a resposta do peixe
O comportamento de evitação pode ser lido como uma sucessão de zonas ao longo da aproximação (Figura 2). Longe dos eletrodos, o campo está abaixo do limiar de detecção e o peixe nada livremente. Ao ultrapassar o limiar de detecção, ele percebe a corrente e tende a reduzir o avanço ou a explorar rotas alternativas. Prosseguindo, atinge a zona de desconforto, na qual o estímulo desencadeia reação de fuga ativa. Por fim, a zona de repulsão corresponde ao campo em que a resposta de evitação é praticamente garantida e o peixe reverte a trajetória. O projeto busca posicionar a zona de repulsão a uma distância segura da estrutura de risco, de modo que o animal reverta antes de ser arrastado.
Essa leitura por zonas orienta tanto o dimensionamento elétrico quanto a validação em campo. Monitorando o comportamento dos peixes — por telemetria acústica, sonar ou observação direta — verifica-se se a zona de repulsão está sendo respeitada e ajusta-se a tensão e a geometria dos eletrodos para as espécies-alvo e as condições hidráulicas locais. O caráter gradual do campo é o que torna a barreira comportamental compatível com o bem-estar animal exigido pelos órgãos ambientais, distinguindo-a das antigas grades eletrificadas de intenção letal [1][4][7].
Figura 2 – Perfil esquemático de intensidade de campo em função da distância aos eletrodos, com os limiares de detecção, desconforto e repulsão que estruturam a resposta comportamental do peixe. Elaboração: HVEX, com base em [1][4].
4. Aplicação, segurança operacional e licenciamento
Na prática hidrelétrica, a barreira elétrica é instalada a montante da tomada d'água, na entrada de canais de adução, ou no canal de fuga, conforme o objetivo seja impedir a entrada de peixes na turbina ou evitar o confinamento durante paradas. O sistema compreende o arranjo de eletrodos ancorado à estrutura, o gerador de pulsos com sua eletrônica de controle, e a instrumentação de supervisão. Como opera de forma contínua e automática, elimina a dependência de manobras manuais e reduz drasticamente a necessidade de resgate durante o desaguamento das unidades.
A segurança operacional é requisito central. O sistema deve garantir isolamento e sinalização adequados, intertravamentos que impeçam a energização durante intervenções de mergulho ou manutenção nas proximidades, e limitação dos parâmetros elétricos às faixas comprovadamente seguras para operadores e para a fauna não-alvo. Do ponto de vista regulatório, tecnologias que interferem na ictiofauna estão sujeitas ao licenciamento ambiental conduzido pelo IBAMA e órgãos estaduais, com exigência de estudos de eficácia e de ausência de dano, programas de monitoramento da fauna e, em geral, condicionantes específicas. Justamente por isso, o desenvolvimento responsável dessas barreiras apoia-se em pesquisa científica e em validação experimental com as espécies locais, e não na simples transposição de sistemas concebidos para peixes de outras regiões [5][8].
5. A abordagem HVEX: P&D em proteção da ictiofauna
A HVEX, fabricante de equipamentos de alta tensão de Itajubá (MG) com forte atuação em pesquisa e desenvolvimento junto ao programa de P&D da ANEEL, integra iniciativas voltadas à proteção da ictiofauna em empreendimentos hidrelétricos. Nesse âmbito, participa de projeto de P&D dedicado ao estudo dos peixes da região neotropical e ao desenvolvimento de soluções de dissuasão e monitoramento, em parceria com empreendedor hidrelétrico e instituições de pesquisa nacionais e internacionais.
A premissa dessa abordagem é que uma barreira elétrica eficaz e ambientalmente aceitável precisa ser calibrada para as espécies e as condições do rio em que atua. Por isso, o desenvolvimento combina a caracterização do comportamento dos peixes brasileiros frente a campos elétricos — obtida em laboratório e em campo — com a engenharia de geração e controle de pulsos de alta tensão, domínio central da HVEX. Os elementos técnicos que estruturam uma solução dessa natureza são resumidos a seguir; os parâmetros elétricos específicos são definidos caso a caso, conforme o estudo da espécie-alvo, a hidráulica local e as condicionantes do licenciamento.
Elemento | Função no sistema |
Arranjo de eletrodos | Estabelece o gradiente de campo no canal; geometria definida pela largura, profundidade e velocidade do escoamento |
Gerador de pulsos de alta tensão | Produz a forma de onda (amplitude, largura e frequência) calibrada para a resposta comportamental da espécie-alvo |
Sistema de controle e supervisão | Ajusta e monitora os parâmetros; registra operação e integra intertravamentos de segurança |
Instrumentação de validação | Telemetria/observação da resposta dos peixes para aferir a zona de repulsão e a eficácia |
Segurança e sinalização | Isolamento, intertravamento de manutenção e proteção de operadores e fauna não-alvo |
Base de projeto | Estudo da ictiofauna local + hidráulica do canal + condicionantes ambientais (IBAMA) |
5.1 Aplicações típicas
• Tomadas d'água e canais de adução: repulsão de peixes antes da entrada nas turbinas, reduzindo a mortalidade por passagem;
• Canais de fuga e tubos de sucção: prevenção do confinamento de peixes durante paradas de máquina e desaguamento;
• Redução da necessidade de resgate: menor mobilização de equipes e menor tempo de indisponibilidade das unidades;
• Suporte ao cumprimento de condicionantes ambientais e a programas de monitoramento da ictiofauna.
6. Benefícios operacionais e ambientais mensuráveis
Uma barreira elétrica comportamental bem projetada entrega ganhos em três frentes. Na frente ambiental, reduz a mortalidade de peixes por passagem em turbina e por confinamento, contribuindo para a conservação da ictiofauna e para o atendimento das condicionantes de licença. Na frente operacional, diminui a frequência e a escala das operações de resgate, reduz o tempo de indisponibilidade associado a paradas e desaguamentos, e substitui manobras manuais improvisadas por um sistema automático e permanente. Na frente institucional, demonstra diligência ambiental ao órgão licenciador e à sociedade, mitigando risco regulatório e de imagem. O caráter não-letal e gradual da dissuasão é o que torna esses benefícios compatíveis entre si — protege-se o peixe e a operação ao mesmo tempo.
7. Conclusão
A barreira elétrica comportamental representa um avanço frente às soluções tradicionais de proteção da ictiofauna em usinas hidrelétricas: em vez de capturar ou reter os peixes, induz sua evitação voluntária por meio de um gradiente de campo cuidadosamente dimensionado, afastando-os das zonas de risco sem lhes causar dano. Sua eficácia depende de calibração criteriosa dos parâmetros elétricos, do posicionamento em escoamento de baixa velocidade e da validação com as espécies locais — requisitos que exigem a combinação de engenharia de alta tensão e ciência da ictiofauna.
É exatamente essa combinação que a HVEX persegue em seus projetos de P&D voltados à proteção ambiental no setor elétrico. Para conhecer as iniciativas de pesquisa e desenvolvimento da HVEX e discutir aplicações de proteção da ictiofauna, acesse hvex.com.br ou fale com a equipe técnica da empresa.
Fotos reais e desenhos
Referências
[1] BUYSSE, D. et al. Behavioural response of downstream migrating European eel (Anguilla anguilla) to electric fields under static and flowing water conditions. Fisheries Research (Elsevier), 2021. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925857421002524
[2] A low-voltage electric fish guidance system — NEPTUN. Fisheries Research (Elsevier), 2016. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0165783616300716
[3] Development of Low-Voltage Electrified Fish Guidance Racks for Safe Downstream Fish Migration. 2022. https://www.researchgate.net/publication/362395999_Development_of_Low-Voltage_Electrified_Fish_Guidance_Racks_for_Safe_Downstream_Fish_Migration
[4] Response of upstream migrating juvenile European eel to electric fields: application of the marginal gains concept to fish screening. PMC, 2022. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9246130/
[5] MORIOKA, A. C. Salvamento de peixes em usinas hidrelétricas. Universidade de São Paulo (USP). https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/2358d7c7-9556-47b0-b30b-0f52752af61a/AntonioCarlosMorioka.pdf
[6] Manobras operacionais para mitigar o confinamento da ictiofauna no tubo de sucção. Cadernos Cajuína. https://v3.cadernoscajuina.pro.br/index.php/revista/article/view/2797
[7] A Physical and Behavioral Barrier for Enhancing Fish Downstream Migration at Hydropower Dams: The Flexible FishProtector. Water (MDPI), v. 14, n. 3, 378, 2022. https://doi.org/10.3390/w14030378
[8] Sinop Energia construirá laboratório móvel para estudar peixes da região neotropical — projeto de P&D ANEEL em parceria com ETHZ, UFSJ, UNIFEI e HVEX. CanalEnergia. https://www.canalenergia.com.br/noticias/53271532/sinop-energia-construira-laboratorio-movel-para-estudar-peixes-da-regiao-neotropical
[9] HVEX. Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) — projetos de inovação no setor elétrico. https://hvex.com.br/research-development
