ESTUDO DE MOTORIZAÇÃO DE
MECANISMOS DE TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES
Carlos Barreira Martinez*
Edna Maria de Faria*
Marcelo Giulian. Marques,
Jair Nascimento Filho*
UFMG/CPH
UFRGS/IPH
No caso de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, a
vazão de desvio para os mecanismos de transposição de
peixes pode corresponder a um valor significativo,
chegando a valores superiores a 20 % da vazão de
turbinamento. Este trabalho apresenta um estudo de
motorização dos sistemas de atração de peixes onde é
analisada a possibilidade de turbinamento deste fluxo,
avaliando-se as perdas energéticas e os tempos de retorno
do investimento. Para isso, adotou-se os critérios de
análise econômica e energética das pequenas centrais
hidrelétricas-(PCH’s).
Os peixes migradores, também conhecidos no Brasil, como
de piracema, são um dos mais afetados pelas barragens. A
migração, na sua forma mais simples, é o deslocamento do
peixe da área de alimentação para a de desova e seu
posterior retorno, após a reprodução, para a área de
alimentação. Para os peixes de piracema, o barramento
constituí-se num obstáculo que impede o seu livre
deslocamento entre as áreas de alimentação e de desova.
Com o objetivo de se atenuar esse efeito negativo tem-se
implantado mecanismos de transposição de peixes (MTP´s)
que permitam a passagem dos peixes pelas barragens.
Os dispositivos de transposição de peixes podem ser agrupados,
segundo Clay (1994), em três categorias gerais: elevadores,
eclusas e escadas.
A utilização de escadas pode ser considerada prática usual em
desníveis inferiores a 10 m. Na faixa de 10 a 20 m, escadas,
eclusas e elevadores podem ser utilizados. As eclusas são
utilizadas geralmente para a transposição de desníveis não
superiores a 40 m (Pavlov 1989). Os elevadores possibilitam a
transposição em qualquer faixa de desnível.
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.
PRINCÍPIOS DE UMA ESCADA DE PEIXES
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) 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. A Figura 1 mostra um
esquema de uma escada para peixes instalada
em uma hidroelétrica.
Saída da escada de peixes
Casa de válvulas
de controle de
vazão
Sistema de água de atração
Sentido do
fluxo de água
Detalhe da casa de
válvulas
Entrada da
escada de peixes
A ALTERNATIVA DE MOTORIZAÇÃO DE ESCADAS DE PEIXES
considerações iniciais:
•O sistema de motorização deve ser considerado como
uma unidade de pequeno porte;
•O tempo de operação desta unidade deve ser igual ao
tempo de operação do MTP´s, assim nos cálculos do
retorno do empreendimento deve-se levar em
consideração esta limitação;
• Além disso deve-se levar em consideração que a PCH
deve ser interligada ao parque gerador da usina se
constituindo em uma geração marginal;
Sabe-se que e alguns casos a vazão de atração pode
chegar a valores seis vezes superior a vazão que passa
pela calha da escada de peixes.
A proposta deste trabalho visa a instalação de uma unidade
geradora na região da casa de válvulas do MTP´s de modo a
controlar a vazão de atração através do controle de geração da
máquina e não pelo acionamento das válvulas. O esquema da
instalação proposta pode ser visto pela figura abaixo .
Canal de entrada da
escada de peixes
Grupo gerador acoplado no
sistema de atração
Para a definição dos parâmetros de dimensionamento da
motorização do mecanismo de transposição de peixes é
necessário se adotar uma série de critérios de análise para a
avaliação do empreendimento. Diferentemente dos critérios
adotados para análise de Pequena Centrais Hidrelétricas
(PCH´s), neste caso tem-se que a vazão máxima de projeto é a
vazão de atração dos peixes. Além disso, deve-se levar em
consideração que esta central geradora irá obedecer critérios de
geração baseados na operação do MTP´s e não nos critérios
tradicionais, que normalmente norteiam os trabalhos e estudos
de viabilidade de PCH´s. Assim a unidade geradora irá operar
como unidade de base frente ao sistema elétrico.
ESTUDO DE CASO DE MOTORIZAÇÃO DE UM MTP´s.
De forma a ilustrar melhor a proposta deste trabalho será
apresentada uma simulação sobre a motorização de um
mecanismo de transposição de peixes instalado em uma usina
hidrelétrica. O MTP´s em questão tem as características
apresentadas na tabela 1.
Características do sistema de atração de peixes
Tipo de estrutura
Características
Extensão da tubulação
300 (m)
Tipo de válvula
Borboleta
Tipo de grupo gerador
Francis / Síncrono
Desnível
20 (m)
Vazão de projeto
6,5 m3/s
Tabela 2 - Custos de energia gerada para as alternativas de motorização do MTP´s
Potência
custo
unitário
Custo Total
(kW)
R$/Kw
R$
1060
980
900
1800
1500
1450
custo de energia gerada
R$/Kwh
tempo de
análise
10
20
30
10
12
14
1.908.000,0 taxa anual 16
0
%
18
20
22
24
0,0406
0,0442
0,0479
0,0517
0,0293
0,0337
0,0377
0,0421
0,0265
0,0310
0,0357
0,0404
0,0556
0,0596
0,0637
0,0679
0,0467
0,0513
0,0560
0,0608
0,0453
0,0502
0,0551
0,0600
10
12
14
1.470.000,0 taxa anual 16
0
%
18
20
22
24
0,0339
0,0368
0,0399
0,0431
0,0244
0,0278
0,0314
0,0351
0,0221
0,0258
0,0297
0,0337
0,0463
0,0496
0,0531
0,0565
0,0389
0,0427
0,0467
0,0506
0,0377
0,0418
0,0459
0,0500
10
12
14
1.305.000,0 taxa anual 16
0
%
18
20
22
24
0,0327
0,0356
0,0386
0,0416
0,0236
0,0269
0,0304
0,0339
0,0213
0,0250
0,0287
0,0326
0,0448
0,0480
0,0513
0,0546
0,0376
0,0413
0,0451
0,0489
0,0365
0,0404
0,0442
0,0484
CONSIDERAÇÕES-FINAIS
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 uma vez que existe um dispositivo legal, no
Estado de Minas Gerais, que regulamenta e obriga a
sua implantação. Assim alguns MTP´s certamente
serão implantados em diferentes cursos da água do
estado.