Neste contexto, este trabalho tem como objetivo analisar os efeitos dos campos eletromagnéticos na população trabalhadora através do método dos elementos finitos. A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é o órgão responsável por regular e fiscalizar a aplicação da lei citada pela Resolução Normativa N◦ 398, que se refere às limitações à exposição humana a campos elétricos e magnéticos originários de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica (ANEEL, 2010).
GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Geração
Transmissão
O transporte da energia gerada pelas usinas até as subestações, bem como a interligação com outros sistemas de transmissão, é realizado por meio de linhas de transmissão (LTs), que funcionam em alta tensão, possibilitando o transporte de energia por longas distâncias.
Distribuição
CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS
Definição de campo elétrico
Para definir o campo elétrico de uma região é necessário medi-lo em todos os pontos da região.
Definição de campo magnético
- Fluxo Magnético
- Densidade de Campo Magnético
A densidade do campo magnético, cuja unidade é Tesla (T), é uma grandeza vetorial representada pela letra B e é determinada pela relação entre o fluxo magnético e a área de uma determinada superfície perpendicular à direção do fluxo magnético.
FONTES DOS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS
Radiação ionizante
Os métodos de proteção radiológica contra radiações ionizantes são regulamentados por normas e leis rígidas na maioria dos países (PATILHA, 2011).
Radiação não-ionizante
A Tabela 1 contém as faixas de frequência de 50 Hz e 60 Hz, que são utilizadas como padrão nos sistemas elétricos de potência, as chamadas frequências industriais.
EXPOSIÇÃO AOS CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS
Exposição ao campo elétrico
A interação de campos elétricos variantes no tempo com o corpo humano leva a um fluxo de correntes elétricas, à formação de dipolos elétricos e à reorientação de dipolos elétricos já presentes no tecido. Segundo ABNT (1999), as amplitudes relativas desses diferentes efeitos dependem das propriedades elétricas do corpo, ou seja, condutividade elétrica e permissividade, que controlam a amplitude dos efeitos de polarização. A condutividade elétrica e a permissividade variam com o tipo de tecido corporal e também dependem da frequência do campo aplicado.
Os campos elétricos fora do corpo induzem uma carga superficial, resultando em correntes induzidas no corpo, cuja distribuição depende das condições de exposição, do tamanho e forma do corpo e de sua posição no campo (ABNT, 1999).
Exposição ao campo magnético
O Centro de Pesquisas em Energia Elétrica (CEPEL), buscando caracterizar os níveis de campos magnéticos em diferentes locais e situações características de ambientes urbanos, aos quais a população está exposta no seu cotidiano (residencial, viagens, lazer e trabalho), realizou trabalhos. medição de valores de campo em 60 Hz presentes em instalações urbanas, industriais, residenciais e próximas a instalações elétricas. As medições foram feitas em instalações operacionais (linhas de transmissão, distribuição e subestações), residências, hospitais, metrôs, indústrias e shopping centers. A Figura 6 apresenta o mapa síntese elaborado pelo CEPEL, que mostra, de forma simplificada, a comparação dos níveis máximos e mínimos do campo magnético nos diferentes locais onde foram feitas as medições (DOMINUES et al, 2005).
Nas linhas de transmissão foram feitas medições ao longo dos perfis transversais com o eixo da linha e em diversos pontos da divisa da faixa de ultrapassagem, além de dosimetria nas situações de trabalho dos profissionais das empresas de transmissão de energia elétrica. No Brasil, vários projetos foram desenvolvidos para medir campos elétricos e magnéticos em linhas de transmissão.
EFEITO DOS CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS
Mecanismo de interação com o campo elétrico e magnético
- Interação direta
- Interação indireta
Campo magnético: resulta na penetração do campo magnético por todo o corpo, na indução de campos e correntes elétricas e na aplicação de forças a cargas em movimento dentro do corpo. Indução de correntes elétricas em um objeto condutor exposto a um campo elétrico, que pode percorrer o corpo humano em contato; Descargas transitórias podem ocorrer quando um ou mais corpos estão próximos a objetos metálicos carregados devido à presença de um campo elétrico intenso ou no momento do contato ou distância;
Um corpo no solo carregado com correntes elétricas pode estar sujeito a um potencial de degrau, o que permite que correntes circulem nele. Na Figura 9 é possível visualizar a interação indireta de uma pessoa com o campo elétrico gerado pela linha de transmissão.
NORMAS E DIRETRIZES DE EXPOSIÇÃO AOS CAMPOS ELETROMAGNÉTI-
Comissão Internacional de Proteção contra a Radiação Não Ionizante (ICNIRP) 27
Definidos como valores de referência para um campo magnético de 100µT e 500µT, para o público em geral e para a população profissional. Na Figura 10, os níveis de referência do campo magnético podem ser visualizados em função da frequência. Onde as linhas sólidas são níveis de referência para o público em geral e as linhas tracejadas são níveis de referência para a população ocupacional (ICNIRP, 1998).
As linhas sólidas são os níveis de referência para o público em geral e as linhas tracejadas são os níveis de referência para a população ocupacional (ICNIRP, 1998). Os padrões ICNRIP e IEEE são compostos de forma semelhante e apresentam níveis de referência, mas os limites de aplicação geral são diferentes devido a variações nos fatores de segurança e na modelagem matemática utilizada por cada um.
Resolução normativa ANEEL 398
Ambos visam definir limites para a exposição humana à radiação eletromagnética (IEEE, 2005). O IEEE é mais específico em casos de exposição ocupacional em ambientes confinados onde há detalhes de exposição de corpo, cabeça e membros. As restrições e procedimentos mencionados nesta resolução dizem respeito à exposição da população profissional e do público em geral (ANEEL, 2014).
Uma fiscalização rigorosa revelou algumas irregularidades nas subestações eléctricas, facto que leva as empresas responsáveis a utilizarem métodos de cálculo de campos eléctricos e magnéticos, com o objectivo de obterem a regularização.
PANORAMA INTERNACIONAL DE LIMITES PARA OS CAMPOS ELÉTRICOS
Europa
Em geral, os países adoptaram as directrizes da ICNIPR e em alguns países, como Itália, Bélgica, Suécia e Suíça, adoptaram uma abordagem preventiva, além ou em vez das directrizes da ICNIRP. No entanto, apenas a Espanha, a Suécia e o Reino Unido possuem um quadro jurídico de envolvimento relativamente aos campos electromagnéticos. E o princípio da preocupação foi adotado por países como Dinamarca, Espanha, Luxemburgo e Suécia (DOMINUES et al, 2007).
A Itália aplica limites semelhantes ao ICNIRP, mas para o campo magnético tem outros dois níveis: nível de observação igual a 10 µT, em casos de exposição superior a 4 horas, e para o nível de quantidade igual a 3 µT, para novas linhas (MOREIRA, 2011).
Continente Americano
Brasil
- Norma da ABNT NBR 15415 DE 30/11/2006
- Lei Federal 11.934, de 5 de maio de 2009
- ABNT NBR-25415 de julho de 2016
Esta norma estabelece o método de medição e os níveis de referência para exposição a campos elétricos e magnéticos de 50 Hz e 60 Hz para o público no entorno de instalações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica acima de 1 kV. De acordo com a ABNT (2016), esta norma fornece orientação para medição dos valores efetivos em estado estacionário de campos elétricos e magnéticos quase estáticos que possuem componentes de frequência de 50 Hz e 60 Hz. A produção, transmissão ou distribuição de energia elétrica em operação no território do município de São Paulo era obrigada a fornecer à SVMA um registro atualizado da infraestrutura existente.
Como medida de precaução, com o objetivo de proteger contra possíveis efeitos negativos a longo prazo devido à exposição a campos magnéticos gerados por qualquer instalação de sistemas de produção, transmissão e distribuição de eletricidade, os seguintes limites de densidade de fluxo magnético não podem ser excedidos: 10 µT para instalações existentes ( valor médio superior a 24 horas, em locais de residência prolongada, entendida como 4 horas ou mais por dia, como escolas, hospitais, lares e locais de trabalho) e 3 µT para novas instalações (SVMA, 2005). Simulação matemática de campos elétricos e magnéticos não perturbados para cada tipo de linha ou subestação existente no Município de São Paulo (SVMA, 2005).
ANSYS MAXWELL
Método de Elementos Finitos
O FEM é bastante difundido na área de engenharia, pois permite a solução de diversos problemas utilizados em simulações computacionais. É utilizado para solucionar e diagnosticar problemas de análise estrutural com deslocamentos, deformações e tensões, além de possibilitar a apresentação de diversos cenários e a avaliação de determinados produtos. Os MEFs são constantemente utilizados por muitas empresas do setor elétrico, especialmente nas áreas de produção, transmissão e distribuição de eletricidade, para medir o nível de campos elétricos e magnéticos.
BLINDAGEM ELETROMAGNÉTICA
Este método propõe substituir o número infinito de variáveis desconhecidas por um número limitado de elementos. Segunda etapa da simulação de campos gerados por uma barra em uma subestação de distribuição de energia elétrica.
Condições clínicas de operadores do sistema de distribuição de energia elétrica
Local de Estudo
Dados técnicos do barramento
Preparação para simulação
Simulação para campo elétrico (E)
Simulação de campo magnético (B)
Simulações de campos
Neste capítulo serão apresentados e discutidos os principais resultados obtidos nas simulações de campo do terceiro capítulo. Um paralelo entre simulações de campo também será apresentado juntamente com dados do Tópico 3.1 e especificações de exposição de campo ditadas pelos padrões IEEE e ICNIRP.
Cálculo para o campo elétrico
Cálculo para o campo magnético
Nesta simulação foi possível observar que o espectro magnético está dentro dos valores especificados pelas normas ICNIRP e IEEE.
Simulação dos campos na presença de matéria orgânica
Nesta simulação foi possível observar pelo menos dois níveis de intensidade de campo elétrico atuando no corpo. O mesmo esquema de simulação foi utilizado para expor o corpo ao campo magnético e o resultado é mostrado na Figura 21. Observa-se que a intensidade do campo sobre o corpo aumenta à medida que ele se afasta do solo.
Simulação dos campos na presença de matéria orgânica envoltas em blindagem
Condições clínicas de operadores do sistema de distribuição de energia elétrica
Os campos elétricos e magnéticos gerados pela barra T2 da subestação também se encontraram dentro dos limites estabelecidos pelas normas ICNIRP, IEEE e ANEEL. Isto não exclui a possibilidade de que estes campos, mesmo dentro dos padrões, possam causar ou agravar algumas das patologias descritas no primeiro parágrafo desta decisão. Considerando as incertezas, este trabalho mostrou que a crescente preocupação mundial com os possíveis efeitos biológicos decorrentes da interação entre as pessoas e os campos elétricos e magnéticos gerados por diferentes fontes no seu cotidiano exige a proposta de metodologias que permitam a avaliação da segurança de pessoas expostas ao campo.
Os resultados, para a simulação de campos na presença de material orgânico envolto por blindagem apresentados neste trabalho, apontam que uma possível solução preventiva para mitigar o efeito dos campos elétricos e magnéticos sobre os corpos seria a utilização de equipamentos de proteção individual. Neste caso, foi demonstrado que roupas feitas de um material contendo cobre e níquel são capazes de proteger campos eletromagnéticos.
Trabalhos futuros
ANSYS.ANSYS Maxwell. Disponível em:
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