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La energía hidroeléctrica es un importante recurso de energía renovable en todo el mundo. En los Estados Unidos, la energía hidroeléctrica contribuye aproximadamente con el 38% o 274 TWh de la electricidad generada a partir de fuentes renovables1 y tiene el potencial de agregar aproximadamente 460 TWh por año2. Sin embargo, a medida que aumenta el desarrollo de la energía hidroeléctrica, la preocupación por las lesiones y la mortalidad de los peces durante el paso hidráulico se ha vuelto primordial. Varios mecanismos contribuyen a las lesiones de los peces durante el paso, incluida la descompresión rápida (barotrauma), el esfuerzo cortante, la turbulencia, los golpes, la cavitación y el rechinamiento4. Aunque estos mecanismos de lesión pueden no tener un impacto inmediato en la condición general de los peces, pueden hacerlos más vulnerables a enfermedades, infecciones fúngicas, parásitos ydepredación. Además, las lesiones físicas directas resultantes de colisiones con turbinas u otras estructuras hidráulicas pueden provocar una mortalidad significativa, lo que enfatiza la importancia de mitigar estos riesgos en el desarrollo de la energía hidroeléctrica.
Uno de los métodos más comunes para evaluar las condiciones de paso de los peces es la liberación de peces sensores y peces vivos a través de estructuras hidráulicas 6,7. El Sensor Fish es un dispositivo autónomo diseñado para estudiar las condiciones físicas que experimentan los peces durante el paso a través de estructuras hidráulicas, incluyendo turbinas, aliviaderos y alternativas de derivación de presas 8,9. Equipado con un acelerómetro 3D, un giroscopio 3D, un sensor de temperatura y un sensor de presión9, el Sensor Fish proporciona datos valiosos sobre las condiciones de paso de los peces.
Las etiquetas de globo, que son globos autoinflables unidos externamente a Sensor Fish y peces vivos, ayudan en su recuperación después de pasar a través de estructuras hidráulicas. Las etiquetas de los globos consisten en cápsulas solubles llenas de sustancias químicas generadoras de gas (por ejemplo, ácido oxálico y bicarbonato de sodio), un tapón de silicona y un hilo de pescar. Antes del despliegue, se inyecta agua a través del tapón de silicona en el balón. El agua disuelve las cápsulas de origen vegetal, desencadenando una reacción química que produce gas que infla el globo. En esta reacción de neutralización, el bicarbonato de sodio, una base débil, y el ácido oxálico, un ácido débil, reaccionan para formar dióxido de carbono, agua y oxalato de sodio10. La reacción química se proporciona a continuación:
2NaHCO3+ H 2 C2O 4 → 2CO 2 + 2H2O + Na 2 C2O4
El globo inflado aumenta la flotabilidad del pez sensor y de los peces vivos, lo que les permite flotar en la superficie del agua para facilitar la recuperación.
El número de etiquetas de globo necesarias para lograr la flotación y facilitar la recuperación de una muestra (por ejemplo, peces sensor o peces vivos) puede variar en función de las características de volumen y masa de la muestra. La duración del inflado de la etiqueta del globo se puede ajustar inyectando agua a diferentes temperaturas. El agua más fría aumentará el tiempo de inflado, mientras que el agua más caliente lo disminuirá. Las etiquetas de globos se han empleado con éxito en varios lugares, incluida la pantalla de agricultores, una estructura única de pantalla horizontal de placa plana para peces y escombros en Hood River, Oregón11, y una turbina Francis en la presa de Nam Ngum en la República Democrática Popular Lao12. Otro ejemplo de etiqueta de globo disponible comercialmente es la Hi-Z Turb'N Tag13,14. El Hi-Z Turb'N Tag permite ajustar el tiempo de inflado entre 2 min y 60 min, dependiendo de la temperatura del agua inyectada13. Esta tecnología se ha utilizado en estudios de peces en muchos sitios de campo, incluidos estudios que involucran smolts de salmón Chinook liberados en la presa Rocky Reach en el río Columbia y sábalos americanos juveniles en la presa Hadley Falls en el río Connecticut15,16. Ambas tecnologías utilizan reacciones químicas ácido-base para inflar las etiquetas de los globos para su recuperación.
Este método ofrece rentabilidad y simplicidad en la fabricación, con un costo de material estimado de solo $ 0.50 por globo. Como se describe aquí, el proceso de fabricación es fácil de seguir, lo que hace que la producción de etiquetas de globos sea accesible para cualquier persona.