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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSESCOLA DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO

OS CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS NAS LINHAS

AÉREAS DE TRANSMISSÃO

Marcelo Campos Amaral

Marco Aurélio Batista Borges

Orientadora: Profª. Drª. Ana Cláudia Marques do Valle

Goiânia

2011

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MARCELO CAMPOS AMARAL

MARCO AURÉLIO BATISTA BORGES

OS CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS NAS LINHAS

AÉREAS DE TRANSMISSÃO

Monografia de Projeto Final de Curso apresentada

à Coordenação do Curso de Engenharia Elétrica da

Universidade Federal de Goiás como parte dos

requisitos para obtenção do título de Engenheiro

Eletricista.

Área de Concentração: Engenharia Elétrica.

Orientadora: Profª. Drª. Ana Cláudia Marques do

Valle.

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Goiânia

2011

SÃO PERMITIDAS A REPRODUÇÃO E A DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL

DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU

ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A

FONTE.

AMARAL, M. C.; BORGES, M. A. B. Os Campos Elétricos e Magnéticos nas Linhas

Aéreas de Transmissão. 2011. p. Trabalho de Final de Curso – Escola de Engenharia

Elétrica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2011.

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Palavras-chave: 1. Campos Elétricos. 2. Campos Magnéticos. 3. SIN. 4. Linhas de Transmissão. 5. Resoluções Normativas.

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MARCELO CAMPOS AMARALMARCO AURÉLIO BATISTA BORGES

Projeto de Final de Curso apresentado à Escola de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Federal de Goiás para o preenchimento dos requisitos de obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica. Apresentação: 23/11/2011 BANCA EXAMINADORA:

_________________________________________________________

Profª. Drª. Ana Cláudia Marques do ValleEscola de Engenharia Elétrica e de Computação

Universidade Federal de Goiás

_________________________________________________________

Prof. Dr. José Wilson Lima Nerys Escola de Engenharia Elétrica e de Computação

Universidade Federal de Goiás

_________________________________________________________

Engª Tânia Maria de Oliveira Serra HortêncioGerente – DTSEL – CELG-D

Chefe Departamento – DT – DPET – CELG-D

AGRADECIMENTOS

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Agradecemos àqueles que dedicaram momentos ao nosso aprendizado, tornando possível a execução deste trabalho, em particular à Profª. Dra. Ana Cláudia Marques do Valle por ter nos concebido a oportunidade de nos orientar com bastante empenho neste trabalho. E aos Engenheiros(as) Emerson da Paz Moreira e Tânia Maria de Oliveira Serra Hortêncio, que sempre estiveram à disposição para suprir nossas dúvidas e muito nos ensinaram.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS..............................................................................................1

Figura 1: campo eletromagnético;..........................................................................................................14

Figura 2:campo magnético num fio retilíneo.........................................................................................15

Figura 3: Campo magnético devido a um fio condutor de corrente elétrica..........................................15

Figura 4: representação das linhas de campo elétrico (fonte: (13))........................................................16

Figura 5: campo elétrico num condutor cilíndrico;................................................................................17

S=2πL (7)............................................................................................................................................................18

E=4 πkq2 πrL=2kqrL (8)............................................................................................................................................................18

Gráfico 2: intensidade do campo elétrico...............................................................................................37

1

RESUMO

AMARAL, M. C.; BORGES, M. A. B. Os Campos Elétricos e Magnéticos nas Linhas

Aéreas de Transmissão. 2011. p. Trabalho de Final de Curso – Escola de Engenharia

Elétrica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2011.

Este trabalho apresenta uma abordagem às medições dos campos eletromagnéticos em

linhas aéreas de transmissão de energia elétrica, devido à forte corrente, no intuito de

diminuir os possíveis efeitos causados pelas mesmas em seres humanos. Isto, tendo em

vista principalmente as Resoluções Normativas n°398 e n°413 da ANEEL.

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Palavras-chave: 1. Campos Elétricos. 2. Campos Magnéticos. 3. SIN. 4. Linhas de Transmissão. 5. Resoluções Normativas.

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Densidade de fluxo magnético a 50hz.....................................................................30

Gráfico 2: Intensidade do campo elétrico.................................................................................30

9

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Campo Eletromagnético............................................................................................13

Figura 2: Campo magnético num fio retilíneo..........................................................................14

Figura 3: Campo magnético devido a um fio condutor de corrente elétrica.............................14

Figura 4: Representação das linhas de campo elétrico.............................................................15

Figura 5: Campo elétrico num condutor cilíndrico...................................................................16

Figura 6: Polarização linear......................................................................................................18

Figura 7: Polarização linear para m=0......................................................................................18

Figura 8: Polarização linear para m=M....................................................................................19

Figura 9: Perfil típico de campo magnético..............................................................................20

Figura 10: Perfil típico de campo elétrico.................................................................................20

Figura 11: Corrente em condutor reto.......................................................................................21

Figura 12: Corrente num condutor circular..............................................................................21

Figura 13: Efeitos dos campos eletromagnéticos em seres humanos.......................................22

Figura 14: Absorção campo eletromagnético...........................................................................22

Figura 15: faixa de servidão, condutores dispostos horizontalmente 27

Figura 15: Sistema de Transmissão: Horizonte 2010...............................................................27

Figura 16: Estrutura 12-01, susp. metálica treliçada, 30,2 m...................................................34

Figura 17: Estrutura 12-02, terminal metálico treliçado, 22,2m...............................................35

Figura 18: Cabo Coaxial...........................................................................................................37

Figura 19: Dimensões Definidas Para Montagem do Encapsulamento Metálico.....................38

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LISTA DE TABELAS

TABELA 1 Níveis de referência de exposição a campos elétricos e campos magnéticos

...............................................................................................................................................23

TABELA 2 Vencimento do prazo de apresentação de dos documentos para ANEEL

para cada nível de tensão.......................................................................................................25

TABELA 3 Densidade de Corrente Máxima Admissível Agindo no Nível de Tecidos e

Células...................................................................................................................................26

TABELA 4 Campo Elétrico Máximo Admissível Agindo no Nível de Tecidos e Células

...............................................................................................................................................26

TABELA 5 Comprimento Total por Nível de Tensão das Linhas do Sistema de

Transmissão Brasileiro..........................................................................................................28

TABELA 6 níveis de exposição máximos a campos magnéticos permitidos (cabeça e

tronco)...................................................................................................................................31

TABELA 7 níveis de exposição máximos a campos elétricos (todo o corpo).........................32

TABELA 8 Níveis de referência para a população ocupacional exposta a campos

eletromagnéticos (1 Hz — 100 MHz)...................................................................................33

TABELA 9 Níveis de referência para a população em geral exposta a campos

eletromagnéticos (1 Hz — 100 kHz).....................................................................................33

TABELA 10 Dados da Medição e da LT 230kV Anhanguera Leste.......................................35

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABNT Associação Brasileira de Normas e TécnicasANEEL Agência Nacional de Energia ElétricaICNIRP Comissão Internacional de Proteção Contra Radiação Não IonizanteLT Linha de TransmissãoNBR Norma BrasileiraOMS Organização Mundial da SaúdeNOS Operador Nacional do SistemaRN Resolução NormativaSIN Sistema Interligado Nacional

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ÍNDICE

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1. Introdução

Há muito se ouve comentários acerca dos efeitos dos campos elétricos e magnéticos – sejam das linhas de transmissão, subestações, usinas de geração de energia ou torres de comunicação – para as pessoas expostas a estes campos.

Vários estudos estão sendo realizados na atualidade para descobrir os verdadeiros efeitos, suas causas e quais as condições que expõem as pessoas ao perigo. São estudos na área da medicina, física e até social, mas com o único objetivo de verificar os possíveis efeitos desses campos. Há também equipamentos de alta precisão, que são cada vez mais comuns no mercado, facilitando assim a medição de campos eletromagnéticos por parte dos interessados.

Através dos recentes estudos, valores considerados dentro da margem de segurança para a população em geral e população ocupacional foram estabelecidos, em busca de uma maior segurança e menor nível de ocorrência de doenças.

E em decorrência desses estudos, foi criada no Brasil a lei Nº 11.934, regularizando todo ambiente que envolve os campos eletromagnéticos, e através das Resoluções Normativas Nº 398 e 413, pôde-se regulamentar essa lei.

1.1. Objetivo

Esse trabalho tem como objetivo apresentar a teoria sobre os campos elétricos e magnéticos, discutir os possíveis efeitos desses campos nos seres humanos, apresentar as RN Nº 398 e 413 que regularizam a lei Nº 11.934 sancionada em 2009. Alem disso, estudar os impactos dessas resoluções para os novos projetos e para as instalações existentes, apresentar normas acerca do mesmo assunto vigentes em outras regiões do planeta e abordar possíveis medidas mitigadoras para campos acima do estabelecido por lei.

1.2. Justificativa

Iniciar um estudo sobre campos eletromagnéticos em linhas aéreas de transmissão, buscando atender ás Resoluções Normativas n°398 (6) e n°413 (7) da Agencia Nacional de Energia Elétrica, além de dar um suporte considerável a possíveis estudos que possam vir a ser feitos, contribuindo assim para o Sistema Interligado Nacional (4).

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2. Teoria: Os Campos Elétricos, Magnéticos e Eletromagnéticos

Para que o estudo de campos eletromagnéticos em linhas aéreas de transmissão seja completo, deve-se antes estudar a teoria acerca de campos eletromagnéticos.

Segundo James Clerk Maxwell, campos eletromagnéticos ocorrem devido á interdependência existente entre os campos elétricos e magnéticos (figura 1), onde comprovou-se que um fluxo magnético resulta num campo elétrico, e da mesma forma, uma variação no campo elétrico, gera um campo magnético. Portanto, seria agradável um estudo individual de cada um dos campos, elétrico e magnético, para então demonstrarmos a interdependência existente entre ambas. (22)

Figura 1: campo eletromagnético;

2.1 Campo Magnético

Entende-se por Campos Magnéticos, a região do espaço modificada pela presença de um imã, de um condutor percorrido por uma corrente elétrica ou de um corpo eletrizado em movimento. Experimentos, realizados por Hans C. Oersted mostraram que campos magnéticos são formados não somente a partir de imãs, como se acreditava, mas também por correntes elétricas, ou seja, movimento de cargas. (20)

15

Enquanto o mesmo se preparava para uma palestra no ano de 1820, preparando seus materiais, percebeu que ao desligar e ligar seqüencialmente a corrente de uma bateria que ele usava, uma agulha de uma bússola próxima defletia do norte magnético. Como na época era sabido que campos magnéticos produziam deflexão em bússolas, Oersted concluiu que correntes elétricas também induziam campos magnéticos, e que estes campos em um fio retilíneo tinham a forma de círculos concêntricos (figura 2). (21)

Figura 2:campo magnético num fio retilíneo Havia então uma necessidade de encontrar uma expressão matemática para o

campo magnético que estivesse de acordo com o resultado desta observação. Foi então que os físicos franceses Jean-Baptiste Biot e Félix Savart elaboraram a conhecida Lei de Biot-Savart. Esta lei nos diz que o elemento de indução magnética dB associado a uma corrente i em um segmento de um fio condutor descrito por dl é:

dirigido em uma direção perpendicular ao dl e ao vetor posição r do segmento do condutor ao ponto P, no qual o campo está sendo medido;

diretamente proporcional ao comprimento dl do segmento e à corrente i que ele carrega; 

inversamente proporcional em módulo ao quadrado da distância r entre o elemento de corrente e o ponto P;

proporcional ao seno do ângulo q entre os vetores di e r . (23)

Figura 3: Campo magnético devido a um fio condutor de corrente elétrica

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Logo, a expressão matemática para a figura 3, seria:

d B⃗=const .i

r2dl x r̂ (1)

Onde a constante “const” da expressão matemática para dB pode ser substituída por µ0/4π. Logo:

d B⃗=μ0

4 πi

r2 dl x r̂ (2)

Onde: µ0 = 4π x 10-7 T.m/A

Então, para que seja determinado o módulo da indução magnética B, é necessário somar a contribuição de todos os elementos infinitesimais dl. Portanto:

|B⃗|=μ0i

4 π∫c

❑1r2 dl x r̂ (3)

Logo :

|B⃗|= μi2 πR

(4)

Assim, provando-se matematicamente que a intensidade de campo magnético B depende diretamente da corrente i que flui no condutor retilíneo.

2.2. Campo Elétrico

O conceito de campo elétrico surgiu da necessidade de explicar a ação de forças à distância. Podemos dizer que o campo elétrico (E) existe numa região do espaço quando, ao colocarmos uma carga elétrica (q) nessa região tal carga é submetida a uma força elétrica F. (19)

Figura 4: representação das linhas de campo elétrico (fonte: (13))

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Campos elétricos podem ser formados desde cargas puntiformes até distribuições volumétricas de cargas. Como este estudo é voltado para linhas aéreas de transmissão, focaram-se os estudos nos campos elétricos formados por uma linha de cargas, facilitando assim o entendimento do projeto.

Um condutor elétrico é um sólido que contém muitos elétrons livres. Os elétrons podem deslocar-se no interior da matéria, mas não podem sair da superfície. Nos metais existem muitos elétrons livres de modo que o campo elétrico, produzido por cada um deles, pode provocar um movimento dos outros elétrons vizinhos, conhecido como corrente de elétrons. Esta corrente existirá até que todos os elétrons migrem para a superfície do material. Enquanto existir campos elétricos no interior do material existirá corrente elétrica e os elétrons migrarão de um ponto a outro. Com isto, concluímos que quando o movimento dos elétrons cessar ou a corrente for igual a zero, o campo elétrico no interior do material deve ser nulo. Caso contrário, se E ≠ 0, então os elétrons continuarão se movendo. Outra conclusão importante, neste caso, é que não haverá elétrons livres no interior do material condutor, quando o equilíbrio das cargas se estabelecer. Isto significa que todos os elétrons livres estarão na superfície do material.

Outro fato importante é que o campo elétrico nas proximidades da superfície S, onde as cargas estão localizadas, deve ser perpendicular a S, isto é, não pode haver componentes de E tangentes a S. Se houvesse uma componente tangencial os elétrons se moveriam sobre a superfície, criando uma corrente elétrica. Em outras palavras, podemos dizer o campo elétrico deve estar sempre formando um ângulo reto com a superfície. (19)

Figura 5: campo elétrico num condutor cilíndrico;

No caso de um fio infinitamente carregado, notamos que as linhas de campo apontam para fora do fio, como representado na figura 5. A simetria desta linha é cilíndrica, isto é, E é perpendicular ao fio em qualquer ponto. Assim somos levados a usar uma superfície gaussiana com tal simetria. Isto sugere-nos o uso de um cilindro fechado de comprimento L como sendo a superfície Gaussiana.

Por simetria, como o fio é infinito e uniformemente carregado, o campo elétrico E é uniforme e está dirigido para fora do fio. Neste caso não há linhas de campo atravessando as paredes superiores (S1) e inferior (S2), como mostra a figura 5. Desta forma a integral de superfície de E, calculada sobre toda a superfície gaussiana, reduz-

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se ao fluxo de E na superfície lateral. Logo, para o cálculo do campo elétrico nesta superfície, utilizamos a lei de Gauss:

∮ E⃗ . d S⃗=∮ E⃗ . dS . cosθ=E∮dS=E 2 πrl=4 πkq (5)

Já o fluxo, tanto na superfície S1 quanto na superfície S2, são nulos, uma vez perpendiculares ao campo elétrico. Isto é,

E⃗ . S⃗1=E⃗ . S⃗2=E . S .cos 90 °=0 (6)

onde,

S=2πL

(7)

  é exatamente a superfície lateral de um cilindro. Assim, concluímos que:

E=4 πkq2 πrL

=2kqrL

(8)

Observa-se então que, embora toda a carga no fio contribua para o campo, somente a parte envolvida pela superfície gaussiana é utilizada, quando aplicamos a lei de Gauss. Esta peculiaridade da lei é, a princípio, intrigante. Seria como se fosse obtido, de algum modo, o resultado correto, ignorando uma parte da carga, obtendo o campo de um fio curto de comprimento L, equivalente ao de um fio longo. A existência de toda a carga do fio foi, no entanto, levada em conta quando foi considerada a simetria do problema. No caso de um fio curto teria de se considerar que o campo, nas extremidades do fio, fosse diferente do campo no centro do mesmo. Em resumo, nota-se que o campo E devido a um fio infinitamente carregado, é diretamente proporcional a densidade linear de carga e inversamente proporcional a distância do ponto P ao fio. (24)

Assim, de uma forma resumida, entende-se que distribuições estáticas de cargas produzem duas das quatro grandezas eletromagnéticas, intensidade de campo elétrico e densidade de fluxo elétrico. E desta mesma forma, que o movimento de cargas constitui o que chamamos de corrente elétrica, que por sua vez é responsável pelas duas grandezas eletromagnéticas restantes, intensidade de campo magnético e densidade de fluxo magnético. (14)

19

2.3. Características Gerais de Campos Elétricos e Magnéticos em linhas Aéreas de Transmissão

Os campos elétricos e magnéticos gerados por linhas aéreas de transmissão podem ser caracterizados de acordo com sua magnitude, freqüência, forma de onda, grau de polarização, variação espacial e variação temporal. Tais características são de extrema importância devido aos requisitos da especificação da instrumentação usada para medir os campos.

Vários parâmetros de campo citados anteriormente podem ser introduzidos considerando o caso de campos magnéticos produzidos por linhas de potencia trifásicas. Alguns dos mesmos parâmetros também são usados para caracterizar campos elétricos. No geral, o campo magnético em certo ponto no espaço pode ser representado por um vetor girante que desenha uma elipse para cada ciclo das correntes nos condutores como mostrado esquematicamente na figura 6. A magnitude eficaz e a direção do semi-eixo maior da elipse do campo magnético, dado por M na figura 6, indica a magnitude e direção do campo magnético máximo. Similarmente, a magnitude eficaz e direção do eixo semi-menor, dado por m na figura A.1a descreve a magnitude e direção do campo magnético mínimo. Tais campos são chamados de elipticamente polarizados.

Figura 6: polarização linear;

Uma vez que campos magnéticos em ambientes distantes de linhas de potencia também podem ser gerados por fontes de corrente múltiplas que não estão necessariamente em fase, campos magnéticos elipticamente polarizados podem ocorrer em diversos ambientes (por exemplo, em casa, local de trabalho, etc). Dependendo da área geométrica e corrente nos condutores, o grau de polarização do campo magnético em um dado ponto pode variar de linear (m = 0) para circular (m = M) como mostrado nas figuras 7 e 8.

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Figura 7: polarização linear para m=0;

Figura 8: polarização linear para m=M;

Essa discussão de campos polifásicos assume que não existem harmônicas no

campo. O estado de polarização dos campos com conteúdo harmônico significante é mais complexo.

Próximo do nível do solo a magnitude do campo magnético de uma linha de transmissão trifásica varia lentamente em função da altura do ponto de medição acima do solo.

Por exemplo, para uma linha aérea típica de 500 kV (figura 9), a variação da magnitude do campo magnético a uma altura de aproximadamente 1 m acima do nível do solo, sob a linha, e menor do que 2% para uma variação de 10% em relação a esta altura. A uniformidade aumenta em pontos mais distantes. Para locais distantes da linha, a magnitude do campo magnético de uma linha trifásica de circuito único, com correntes balanceadas ou quase balanceadas, diminui aproximadamente com 1/r², onde r é a distancia lateral da linha (r é suposto ser muito maior do que o espaçamento entre fases). Se o desequilíbrio da corrente aumenta, a diminuição da magnitude no campo magnético muda de uma dependência de 1/r² para 1/r. O campo magnético de um circuito duplo de uma linha trifásica balanceada com uma fase de baixa reatância (isto é, em carregamento de correntes idênticas ou quase idênticas para ambos os circuitos) diminui aproximadamente com 1/r³ onde r e novamente muito maior do que o

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espaçamento do condutor. A variação do campo magnético de uma linha de transmissão é função da variação do carregamento desta, por exemplo, durante o período de carga pesada, as correntes aumentam e produzem campos magnéticos maiores (a conseqüente flecha dos condutores também pode contribuir para níveis de campos magnéticos maiores).

Figura 9: perfil típico de campo magnético;

Enquanto o campo magnético próximo do nível de solo debaixo de uma linha de potencia polifásica pode ser representado como um vetor girante ou campo elíptico, o campo elétrico (figura 10) torna-se linearmente polarizado no nível do solo.

22

Figura 10: perfil típico de campo elétrico;

Outras fontes de campos magnéticos comumente encontrados são os condutores retos (por exemplo, conexões de sistemas/eletrodos a terra) e as espiras aproximadamente circulares (por exemplo, encontradas em transformadores, motores, terminais de vídeo) com correntes monofásicas. As linhas e vetores de campo magnético em pontos representativos de tais fontes são mostrados esquematicamente nas figuras 11 e 12. Os campos magnéticos são normalmente polarizados linearmente e a dependência no tempo de um vetor oscilante depende da forma de onda das correntes. Correntes senoidais produzem campos magnéticos senoidais livres de harmônicas, e correntes não senoidais produzem campos magnéticos não senoidais que podem ser ricos em harmônicas. As magnitudes dos campos magnéticos gerados por correntes em um fio infinitamente longo e numa bobina circular diminuem com 1/r e 1/r³, respectivamente, onde r é a distancia a fonte do campo (no ultimo caso assume-se que r é muito maior do que o raio da bobina circular).

Figura 11: corrente em condutor reto;

23

Figura 12: corrente num condutor circular;

A resultante BR e o campo magnético máximo M são iguais apenas para os casos de polarização linear. A maior diferença entre o resultado e o campo magnético máximo ocorre da polarização circular, isto e, BR excede M em 41%. (15)

3. Os Efeitos dos Campos Eletromagnéticos em Seres Humanos

Ao longo dos anos tem havido inúmeros relatos do aumento do risco de certos tipos de câncer, tais como leucemia, tumores de tecidos nervosos, e até câncer de mama entre eletricitários. Na maioria dos estudos, os tipos de trabalho foram utilizados para classificar os indivíduos de acordo com os níveis de exposição presumida a campos magnéticos. Alguns estudos mais recentes, entretanto, têm utilizado métodos mais sofisticados para classificar os indivíduos quanto à exposição. Em geral estes estudos sugeriram um aumento do risco de leucemia ou de tumores cerebrais, mas foram inconsistentes com referência ao tipo de câncer para o qual há aumento de risco. Como parte dos estudos epidemiológicos, boa parte dos estudos com respeito a efeitos na reprodução não proveu evidências consistentes.

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Figura 13: efeitos dos campos eletromagnéticos em seres humanos;

Já os dados que relacionam o risco de câncer com a exposição aos campos, de indivíduos que moram perto de LTs registram alguma consistência ao indicar um pequeno aumento de risco de leucemia em crianças, apesar de estudos mais recentes questionarem essa associação. Observa-se também, que os mesmos estudos não indicam um risco, da mesma forma elevada, de qualquer outro tipo de câncer infantil ou em adultos. A causa básica para a ligação hipotética entre a leucemia infantil e o fato de residir nas proximidades de LTs é desconhecida. Todavia, acredita-se que fatores ainda desconhecidos para a causa de leucemia teriam que estar relacionados com as LTs. Contudo, ainda não se tem estudos de laboratório satisfatórios, que comprovem tal associação. (1)

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Figura 14: absorção campo eletromagnético;No documento (1) elaborado pela International Comission on Non-Ionizing

Radiation Protection relata outras diversas possíveis consequências a seres humanos expostos a campos elétricos e magnéticos. O resultado pode ser desde problemas comportamentais neurais até doenças cardiovasculares.

A exposição a campos elétricos de baixa frequência resulta em respostas biológicas do corpo, variando desde a percepção desses efeitos ao incômodo dos mesmos, através dos efeitos da superfície de carga elétrica. A exposição nesses campos pode interferir na estimulação dos tecidos musculares, visto que o valor mínimo estimado para esses tecidos é de 6V/m-1 (Reilly 1998, 2002), baseado em cálculos teóricos. Em decorrência a exposição a esses campos pode variar o valor para os tecidos e assim podendo causar algum efeito relacionado aos comportamentos neurais.

Para exposição a campos elétricos e magnéticos com frequência de 50 a 60Hz não afeta adversamente o sistema neuroendócrino. Nesse caso aplica-se particularmente para níveis de circulação de hormônios específico incluindo melatonina liberada pela glândula pineal, e para um número de hormônios envolvidos no controle do metabolismo do corpo e psicológico liberados pela glândula pituitária.

Foi levantada a hipótese que a exposição a campos de baixas frequências está relacionada a diversas doenças neurodegenerativas. Em contrapartida há poucos estudos relacionados ao Mal de Parkinson e esclerose múltipla, sendo que nesses estudos a exposição a esses campos não está associado a essas doenças. Para o Mal de Alzheimer e esclerose lateral amiotrófica já existe maiores números de estudos. Alguns desses estudos sugerem que pessoas que trabalham em cargos que lidam com eletricidade aumentam o risco de ter a esclerose lateral amiotrófica. Entretanto, nenhum mecanismo biológico foi estabelecido no qual pode explicar essa associação, embora pudesse ter

Exposição em campos homogêneos, sinal não modulado:

Baixa absorção+

Média absorção++

Alta absorção+++

Cerebro++Lente dos olhos +++Sensibilidade dos dentes +++

Pulmões +Coração +

Pele +Orgãos internos +

Patela (Rotula) +++Implantes metáticos +++

O resultado é que o homem acaba tendo

sua energia vital, saúde física, mental

e psicológica afetadas.

26

surgido em função de possíveis confusões com fatores ligados a cargos que lidam com eletricidade, como o choque elétrico. Além disso, estudos que utilizam métodos de avaliação sobre exposição a campos elétricos e magnéticos, como matrizes de exposição ocupacional, geralmente não observam o aumento do risco e para o Mal de Alzheimer os resultados são inconsistentes. No geral, a associação entre a exposição a campos de baixas frequências e o Mal de Alzheimer e a esclerose lateral amiotrófica são inconclusivas.

Estudos experimentais sobre exposição de curto prazo e em longo prazo indicam que, enquanto o choque elétrico é obviamente perigoso para a saúde, outros perigosos efeitos cardiovasculares associados a campos de baixas frequências são improváveis de ocorrer para a exposição a esses níveis, comumente encontrados no meio ambiente ou em ocupações. Embora várias mudanças cardiovasculares tenham sido reportadas na literatura, a maioria dos efeitos são baixos, de forma que os resultados não são consistentes dentro desses estudos. A maioria dos estudos sobre doenças cardiovasculares mórbidas ou mortais não têm apresentados associação alguma com a exposição aos campos.

No geral, estudos epidemiológicos não têm apresentado associação entre os efeitos adversos do sistema reprodutor humano e a exposição materna ou paterna a campos de baixas frequências. Existem algumas evidências limitadas para o risco do aumento de abortos com a exposição a campos magnéticos, mas essas associações são reportadas em poucos estudos que no geral são bem carentes de informações.

4. Normas

4.1. As Resoluções Normativas Nº 398 e 413 - ANEEL

A lei que define os critérios dos limites à exposição humana a campos elétricos e magnéticos oriundos de instalações de transmissão e distribuição de energia elétrica no Brasil é a Lei Nº 11.934, decretada e sancionada pelo então Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva, na data de 05 de maio de 2009. Essa lei trata não apenas do âmbito de geração, transmissão e distribuição, mas também no âmbito de campos eletromagnéticos oriundos de estações transmissoras de radiocomunicação. Porém esta última não é objeto deste estudo.

A Lei Nº 11.934 atribui como competência da ANEEL a regulamentação e fiscalização do atendimento aos limites de exposição de campos elétricos e magnéticos pela OMS relativos aos serviços de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.

Para regulamentar a referida lei, a ANEEL elaborou e colocou em vigor a Resolução Normativa Nº 398, de 23 de março de 2010. Em 03 de novembro de 2010,

27

entrou em vigor a Resolução Normativa Nº 413, também elaborada pela ANEEL, na qual altera a redação dos artigos 6º e 8º, insere o artigo 8º-A e substitui o Anexo da RN Nº 398.

A RN Nº 398 é referente apenas para geração, transmissão e distribuição de energia para frequência de 60Hz, valor referente ao cenário brasileiro. Os limites e procedimentos dessa resolução referem-se à exposição do público em geral e da população ocupacional aos campos elétricos e magnéticos. É definido como população ocupacional como população de adultos geralmente expostos a campos elétricos e magnéticos em condições conhecidas, em função da sua atividade ocupacional, e que são treinados para ser conscientes do risco potencial e tomar precauções apropriadas.

A tabela 1 indica os níveis de referência de exposição do público geral e da população ocupacional a campos elétricos e magnéticos, adotados pela RN Nº 398:

Tabela 01 – Níveis de referência de exposição a campos elétricos e campos magnéticos (Fonte: ICNIRP (1))

Referência Campo Elétrico (kV/m) Campo Magnético (µT)Público Geral 4,17 83,33

População Ocupacional 8,33 416,67

Os níveis adotados na resolução elaborada pela ANEEL foram estabelecidos pela ICNIRP e recomendados pela OMS. As Restrições Básicas para exposição humana a campos elétricos e magnéticos na frequência de 60Hz, recomendadas pela Organização Mundial da Saúde, estão estabelecidas no Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric and Magnetic Fields da ICNIRP. Restrições Básicas são os limites máximos de exposição humana a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos variantes no tempo, baseados em efeitos reconhecidos à saúde, estabelecidos pela ICNIRP e recomendados pela OMS, de modo a garantir que essas grandezas físicas não ultrapassem os limiares mínimos de interação biofísica com tecidos vivos, de modo a não causar danos à saúde.

Os campos elétrico e magnético produzidos pelas instalações de geração, de transmissão, de distribuição e de interesse restrito, em qualquer nível de tensão, devem atender as Restrições Básicas. O atendimento dos Níveis de Referência garante o cumprimento das Restrições Básicas.

Os agentes de transmissão devem adicionar à documentação exigida pela ANEEL o memorial de cálculo ou relatório das medições dos campos elétricos e magnéticos. Caso os valores calculados ou medidos sejam superiores aos Níveis de Referência, o agente pode apresentar à ANEEL o Relatório de Conformidade, porém caso o agente opte por não realizar o Relatório de Conformidade ou o seu resultado demonstre o não atendimento às Restrições Básicas, deve ser apresentado o Plano de Adequação das instalações. A ANEEL pode exigir o Relatório de Conformidade se o Plano de Adequação indicar a necessidade de investimentos.

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Plano de Adequação é o documento contendo no mínimo o cronograma físico-financeiro e os estudos técnicos que demonstrem a eficácia das medidas propostas para a adequação das instalações às Referências Básicas.

Os agentes de geração, transmissão e distribuição devem realizar os cálculos ou as medições para campos com valores iguais ou superiores a 138kV. Os cálculos a que se refere o caput devem considerar as seguintes premissas:

1. Tensão nominal;2. Temperatura máxima admissível de projeto;3. Carregamento máximo do condutor para regimes de operação e

emergência;4. Distância mínima do condutor ao solo;5. Configuração típica e sequência de fases associadas;6. 1,5m de altura do nível do solo para a população em geral.

Os cálculos ou as medições dos campos devem ser realizados no interior da subestação, para avaliar a exposição da população ocupacional, e no perímetro de cada subestação, com o objetivo de verificar a exposição da população em geral a 1,5m de altura do nível do solo. Também devem ser realizados no interior da faixa de servidão, para avaliar a exposição da população ocupacional, e no limite da faixa de servidão, de forma a verificar a exposição da população em geral a 1,5m de altura do nível do solo, para linhas de interesse restrito, de transmissão ou distribuição.

Para o cálculo da faixa de servidão de uma linha de transmissão, devemos recorrer a NBR 5422/85. Segundo este documento, deve-se seguir os seguintes passos:

1. A largura da faixa de servidão de uma linha aérea de transmissão de energia elétrica deve ser determinada levando-se em conta o balanço dos cabos devido à ação do vento, efeitos elétricos e posicionamento das fundações de suportes e estais;

2. No caso de uma única linha, a largura mínima da faixa de segurança é dada pela expressão (figura 15):

L=2(b+d+D)

onde: b = distancia horizontal do eixo do suporte ao ponto de fixação do condutor mais afastado deste eixo, em metro;

d = soma das projeções horizontais da flecha do condutor e do comprimento da cadeia de isoladores, em metros, após seu deslocamento angular β devido à ação do vento;

D = Du

150 , em metros, no mínimo igual a 0,5m;

β = ângulo de balanço da cadeia e do condutor.

29

Figura 15: faixa de servidão, condutores dispostos horizontalmente

3. A velocidade do vento de projeto utilizado no calculo do deslocamento angular β deverá ter um período de retorno igual ou superior a 10 anos e um período de integração de 10 segundos;

4. A velocidade do vento deve ser corrigida para a altura media dos cabos;5. A temperatura associada ao vento de projeto para o calculo da faixa é a

temperatura coincidente;6. No caso de circuito simples, com condutores dispostos num mesmo plano

vertical,o eixo da faixa de segurança é determinado pela intersecção deste plano vertical com a superfície do terreno. Neste caso, a distância “b” é tomada igual a zero, porém o suporte e suas fundações devem estar sempre dentro da faixa;

7. No caso de n linhas com caminhamento paralelo, a largura mínima da faixa de segurança é dada pela fórmula:

L=∑ dsi+d1+b1+D1+dn+bn+Dn

onde: ∑ dsi = distância conforme figura 21;

d1 , b1 , D1= distâncias indicadas na figura 21;

dn , bn , Dn= distância horizontais dos eixos dos suportes mais externos aos seus pontos de fixação, do condutor mais afastado, conforme figura 21;

8. No caso de tensão nominal superior a 230kV, a faixa de segurança deve ser verificada quanto aos aspectos referentes à ignição de combustível, aos níveis de rádio interferência, ao ruído audível e a interferência na recepção de TV, compatíveis com a região atravessada pela linha;

a. O valor do campo elétrico ao nível do solo, no limite da faixa de segurança, não deve ultrapassar 5kV/m;

30

b. Os aspectos mencionados nesta seção poderão governar a escolha da largura da faixa de segurança;

9. Recomenda-se que as fundações dos estais fiquem situadas dentro da faixa de segurança. Nos casos necessários, a largura da faixa poderá ser aumentada nos locais de instalação dos suportes.

As medições devem ser executadas no período de carga pesada, conforme metodologia apresenta na NBR 15415/2006, da ABNT, com equipamentos com certificado de calibração emitido por entidade competente nacional ou internacional, ou alternativamente, aferidos por laboratório especializado ou centro de pesquisas.

Caso a instalação ou a faixa de servidão forem compartilhadas por um ou mais agentes, o proprietário da instalação com tensão mais elevada deverá realizar os cálculos ou as medições. Caso o nível de tensão for o mesmo, os cálculos e as medições deverão ser efetuados em conjunto.

Para instalações já existentes, devem ser realizadas medições dos campos e cujos valores calculados sejam iguais ou superiores aos Níveis de Referência estabelecidos. Caso os valores medidos sejam superiores aos Níveis de Referência, o agente deverá:

a. Apresentar o Relatório de Conformidade à ANEEL em até 90 (noventa) dias contados a partir do vencimento dos prazos indicados na tabela 2 abaixo, caso os resultados demonstrem o atendimento às restrições básicas;

b. Apresentar o Relatório de Conformidade e o Plano de Adequação das instalações à ANEEL em até 120 (cento e vinte) dias contados a partir do vencimento dos prazos indicados na tabela 2 mais abaixo, caso os resultados demonstrem o atendimento às restrições básicas.

Tabela 02 – Vencimento do prazo de apresentação de dos documentos para ANEEL para cada nível de tensão

Nível de Tensão Vencimento do PrazoMaior que 500kV 30 de dezembro de 2010

Maior que 230kV e menor ou igual 500kV 30 de junho de 2011Menor ou igual a 230kV e maior ou igual a 138kV 29 de dezembro de 2011

O agente pode optar em não apresentar o Relatório de Conformidade. Nesse caso, deverá apresentar à ANEEL o Plano de Adequação das instalações em até 60 (sessenta) dias. A ANEEL pode exigir o Relatório de Conformidade se o Plano de Adequação indicar a necessidade de investimentos.

Os agentes devem encaminhar à ANEEL uma correspondência assegurando que suas instalações com tensão inferior a 138kV não emitem campos elétricos e magnéticos superiores aos Níveis de Referência.

Qualquer consumidor pode solicitar a distribuidora a medição dos campos elétricos e magnéticos gerados por instalações com tensão igual ou superior a 2,3kV.

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Caso a instalação que se trata o caput pertença a outro agente, a distribuidora deverá encaminhar a solicitação para do consumidor ao proprietário em até 10 (dez) dias. A medição deverá seguir todos os procedimentos citados em até 30 (trinta) dias após o recebimento da solicitação pelo proprietário da instalação. O proprietário deve informar ao consumidor todos os custos e prazo para a execução da medição. Caso os valores medidos encontrados forem inferiores aos Níveis de Referência, o consumidor deverá arcar com todos os custos. Após a realização das medições, os resultados obtidos devem ser encaminhados ao consumidor com cópia para a ANEEL, juntamente com os Níveis de Referência e a conclusão.

A RN Nº 413 estabelece que caso não seja cumprido os procedimentos de resolução, poderá implicar a imposição das penalidades previstas em regulamento específico da ANEEL. (7)

4.2. O Impacto das RN Nº 398 e 413 no Projeto e Operação de Linhas de Transmissão

Os novos projetos de linhas de transmissão devem apresentar os cálculos dos campos elétricos e magnéticos com o objetivo de verificar se atendem os níveis de referência da ICNIRP (2), conforme explicitados nas RN Nº 398 e 413. Alguns valores também devem ser respeitados, conforme indicado nas tabelas abaixo, em acordo com os níveis de referência e as restrições básicas citadas nas RN Nº 398 e 413:

Tabela 03 – Densidade de Corrente Máxima Admissível Agindo no Nível de Tecidos e Células (Fonte: ICNIRP (2))

Referência Densidade de Corrente Máxima Admissível (mAm-²)Público Geral 2

População Ocupacional 10

Tabela 04 – Campo Elétrico Máximo Admissível Agindo no Nível de Tecidos e Células (Fonte: ICNIRP (1))

Referência Campo Elétrico Máximo Admissível (Vm-¹)Público Geral 0,02

População Ocupacional 0,1

Chama-se atenção para o fato de a nova diretriz da ICNIRP (1) introduzir níveis de referência para correntes de contato com objetos metálicos, em níveis bastante restritivos. Esta nova exigência irá requerer um estudo de cuidados de efeitos

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eletrostáticos tanto nos projetos de linhas de transmissão, quanto nos de Subestações e Usinas.

Conforme citado nas RN Nº 398 e 413 as LT em operação a partir de 138kV deverão apresentar um relatório com os valores calculados (geralmente o estudo do próprio projeto básico é adequado) ou um relatório de medições, com o resultado de todas as medições executadas.

É importante ressaltar que ao contrário de subestações e usinas geradoras, as linhas de transmissão não são instalações confinadas, ou seja, a possibilidade de se considerar o interior da faixa de passagem como ocupacional é determinante para os custos do projeto e construção de linhas de transmissão. As exigências da regulamentação irão demandar dos projetistas uma maior flexibilidade na abordagem de novos projetos, em detrimento da aplicação de soluções padronizadas.

33

4.3. O Impacto das RN Nº 398 e 413 Sobre as Instalações Existentes do SIN

Com tamanho e características que permitem considerá-lo único em âmbito mundial, o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. O Sistema Interligado Nacional é formado pelas empresas das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte. Apenas 3,4% da capacidade de produção de eletricidade do país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados principalmente na região amazônica. (4)

A figura 15 ilustra o cenário atual do SIN:

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Figura 15 – Sistema de Transmissão: Horizonte 2010 (Fonte: ONS (3))

O ONS trata como rede básica, todas as linhas de transmissão com valor igual ou superior a 230kV. A tabela abaixo indica o comprimento total por nível de tensão da rede básica do sistema de transmissão brasileiro (referência de 2009):

Tabela 05 – Comprimento Total por Nível de Tensão das Linhas do Sistema de Transmissão Brasileiro

Tensão Nominal (kV) Comprimento Total (km) Percentual230 41.504 43,48%345 9.784 10,25%440 6.671 6,99%

500 e 525 33.212 34,79%600 CC 1.612 1,69%

765 2.683 2,81%Total 95.465 100,00%

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Conforme exigido nas RN Nº 398 e 413, para os empreendimentos existentes o agente deve apresentar o memorial de cálculo dos campos elétrico e magnético. Caso os valores calculados sejam iguais ou superiores aos níveis de referência, devem ser realizadas medições, cujos resultados podem levar a duas situações. Caso os valores medidos sejam superiores aos níveis de referência, o agente deve: apresentar um relatório de conformidade, se os resultados demonstrarem o atendimento às restrições básicas, ou apresentar um relatório de conformidade e um plano de adequação das instalações, se os resultados demonstrarem o não atendimento às restrições básicas.

O cálculo dos níveis de referência feito com a combinação de premissas críticas, tais como altura mínima do condutor ao solo (condições climáticas mais desfavoráveis) e corrente de curta duração, podem acarretar que os níveis de referência não sejam atendidos em um conjunto considerável de linhas de transmissão nos níveis de tensão mais elevada (500kV por exemplo) e no interior da faixa.

Nos projetos básicos dos empreendimentos licitados até 2009 (anterior a RN 398), os anexos técnicos determinam que os níveis de campo elétrico e magnético sejam avaliados apenas no limite da faixa de segurança. Determinam ainda que o campo elétrico seja calculado para a tensão máxima operativa e que o campo magnético seja calculado para a corrente de curta duração da LT. Como a NBR 5422/1985, os anexos técnicos e o Submódulo 2.4 dos Procedimentos de Rede do ONS não determinam a altura dos cabos condutor e pararraios, ao longo do vão médio da linha, para qual devem ser avaliados os campos elétrico e magnético, fica por conta do agente de transmissão a escolha desse parâmetro.

De acordo com as RN Nº 398 e 413, nos cálculos dos campos devem ser consideradas as seguintes premissas: tensão nominal, temperatura máxima admissível de projeto, carregamento máximo do condutor para os regimes de operação e emergência, distância mínima do condutor ao solo, configuração típica dos circuitos e sequência de fases associadas e 1,5m de altura do nível do solo.

De fato, com as novas resoluções a forma de calcular e medir os campos elétrico e magnético foi alterado, já que novos parâmetros foram exigidos. Tendo em vista o tamanho do SIN, o esforço dos agentes para a conclusão desse processo foi, e ainda é para processos em andamento, enorme. (9)

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37

5. Resoluções internacionais acerca de campos eletromagnéticos

Com a crescente necessidade de um controle acerca da saúde humana, com o rápido crescimento energético, necessitando assim de uma maior quantidade de linhas de transmissão, os governos mundiais se viram na necessidade de criar normas que adequassem tal necessidade aos impactos gerados. Como citado anteriormente, a ANEEL estabeleceu a Resolução Normativa n° 398 de 23 de março de 2010, e num parâmetro mundial, devem ser citados dois documentos de destaque, e que serviram como parâmetros, a IEEE C95.6 e a ICNIRP Guidelines/GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYING ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS (1 Hz TO 100 kHz).

Para uma melhor avaliação dos valores eletromagnéticos aceitos nos principais países do mundo, segue o gráfico 1, referente à densidade de fluxo magnético, e o gráfico 2, referente á intensidade de campo elétrico.

Gráfico 1: densidade de fluxo magnético a 50hz

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Gráfico 2: intensidade do campo elétrico

5.1. Norma IEEE Std C95.6 - 2002

O Comitê Internacional de Segurança Eletromagnética (CIEM) desenvolve padrões para a segurança no uso de energia eletromagnética na faixa de 0 Hz a 300 GHz. O CIEM é patrocinado pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) e opera sob as suas regras e de fiscalização. O CIEM segue um processo de consenso aberto, com uma representação equilibrada da medicina, da engenharia, comunidade cinentifica, industrial, governo e comunidades militares. O numero de membros presentes do CIEM é de 119, incluindo 43 membros de fora os EUA, representando 23 países diferentes. ICES se esforça para alcançar um consenso entre todas as partes quanto ao uso seguro de energia eletromagnética, produzindo assim normas práticas que são aceitas e aplicadas.

O IEEE é hoje a maior sociedade tecnico-profissional do mundo, com 360 mil membros, aproximadamente um terço dos quais são de fora os EUA, representando 175 países. Em 1960, a IEEE em parceria coma Marinha dos EUA, desenvolveram o primeiro padrão nacional RF dos EUA - (C95.1-1966). Mais tarde, C95.1- 1982 foi o

39

primeiro padrão a base de limites de campo na dosimetria quantidade dependente da freqüência, taxa de absorção específica (SAR). A Dosimetria e um limite de SAR de 4 W/kg, são agora as bases para a maioria dos padrões de segurança do mundo e para orientações de radiofrequência, incluindo os da ICNIRP, a OTAN e os EUA.

 Os padrões IEEE são documentos que continuamente refinados através dos esforços de voluntários no mundo inteiro e das partes interessadas na utilização segura da energia eletromagnética.

Logo para o estudo de níveis de exposição de seres humanos a campos eletromagnéticos, foi elaborada a IEEE Std C95.6 – 2002, onde são tratados os limites de exposição humana a campos eletromagneticos em frequencias de 0 a 3KHz. Na tabela 6 são mostrados os limites aceitaveis do campo magnético. A tabela 7, diz respeito aos limites de campos elétricos. (14)

Tabela 6: níveis de exposição máximos a campos magnéticos permitidos (cabeça e tronco) (Fonte: IEEE (14));

Faixa de frequência Hz

Público Geral Ambiente Controlado

B- rms (mT)

H - rms (A/m)B- rms (mT)

H - rms (A/m)

<0,153 118 9,39x104 353 2,81x105

0,153-20 18,1/f 1,44x104 /f 54,3 / f 4,32x104 / f

20-759 0,904 719 2,71 2,16x103

759-3000 687/f 5,47x105 /f 2060 / f 1,64x106/f

f=frequência

Tabela 7: níveis de exposição máximos a campos elétricos (todo o corpo) (Fonte: IEEE (14))

Público Geral Ambiente ControladoFaixa de Frequência (Hz)

E - rms (V/m)

Faixa de Frequência (Hz)

E - rms (V/m)

1 – 368 5000 1 - 272 20.000368 – 30000 1,84x10E6/f 272 -3000 5,44x10E6/f

3000 614 3000 1813E = campo elétricof = frequência

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5.2 Diretrizes ICNIRP - GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYING ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS (1 Hz TO 100 kHz).

ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection ), Comissão Internacional Sobre Proteção Contra Radiação Nao-ionizante, é um corpo de cientistas independente composto por uma comissão principal com 14 membros, quatro comissões cientificas permanentes cobrindo as áreas de epidemiologia, biologia, dosimetria e radiação óptica. Estes profissionais abordam as questões acerca de possíveis efeitos adversos á saúde humana da exposição a radiações não-ionizantes.

No documento “GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYING ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS (1 Hz TO 100 kHz)”, o ICNIRP teve como objetivo estabelecer diretrizes para limitar a exposição a campos elétricos e magnéticos (CEM), evitando assim possíveis efeitos adversos á saúde humana.

A base cientifica para a limitação a campos elétricos e magnéticos foi desenvolvida a partir de uma revisão completa da literatura cientifica. Critérios bem estabelecidos foram usados para avaliar a validade cientifica da metodologia usada, os resultados e conclusões dos resultados nele citados.

Assim, durante os estudos, constatou-se evidencia cientifica indireta que as funções cerebrais, tais como processamento visual e coordenação motora podem ser afetados por campos elétricos induzidos.

E como principal efeito supostamente causado pelos campos eletromagnéticos, o câncer. Os estudos da ICNIRP usaram um número considerável de relatórios

epidemiológicos, realizados nas décadas de 80 e 90, indicando que a exposição a campos magnéticos na faixa de 50-60Hz, durante um longo período, poderiam estar associadas com o câncer. O que não foi comprovado. Porém, para a leucemia infantil, a pesquisa levou a resultados mais claros, porém não conclusivos.

Constatou-se uma fraca associação entre campos eletromagnéticos na faixa de 50-60Hz e leucemia infantil, embora não se tenha constatado um efeito causal.

Logo, no intuito de prevenir possíveis efeitos adversos á saúde humana, a ICNIRP elaborou uma tabela (tabela 3) com os dados referentes à exposição ocupacional a campos eletromagnéticos e outra (tabela 4) referente à exposição da população em geral a campos eletromagnéticos. Estes dados foram obtidos a partir de restrições matemáticas usando dados já publicados (Dimbylow 2005, 2006), calculando níveis de referência para a condição de acoplamento máximo do campo para o individuo exposto, proporcionando assim a máxima proteção. (11)

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Tabela 8: Níveis de referência para a população ocupacional exposta a campos eletromagnéticos (1 Hz — 100 MHz) (Fonte: ICNIRP (11))

Faixa de Frequência

Intensidade de Campo Elétrico E

(V/m)

Intensidade de Campo Magnético H

( A/m )

Densidade de Fluxo Magnético

B (T)

1Hz - 8Hz 20 1,63x105 / f2 0,2 / f2

8Hz - 25Hz 20 2x104 / f 2,5x10-2 / f

25Hz - 300Hz 5x102 / f 8x102 1x10-3

300Hz - 3kHz 5x102 / f 2,4x105 / f 0,3 / f

3kHz - 10MHz 0,17 80 1x10-4

f = frequência

Tabela 9: Níveis de referência para a população em geral exposta a campos eletromagnéticos (1 Hz — 100 kHz) (Fonte: ICNIRP (11))

Faixa de Frequência

Intensidade de Campo Elétrico E

(V/m)

Intensidade de Campo Magnético

H ( A/m )

Densidade de Fluxo Magnético

B (T)1Hz - 8Hz 5 3,2x104 / f2 4x10-2 / f2

8Hz - 25Hz 5 4x103 / f 5x10-3 / f25Hz - 50Hz 5 1,6x102 2x10-4

50Hz - 400Hz 2,5x102 / f 1,6x102 2x10-4

400Hz - 3kHz 2,5x102 / f 6,4x104 / f 8x10-2 / f3kHz - 10MHz 8,3x10-2 21 2,7x10-5 

f = frequência(fonte: ICNIRP (11))

42

6. Estudo de Caso: LT 230kV Anhanguera-Leste

Para que o projeto fosse concluído, eram necessários dados e medições referentes a uma linha de transmissão. Então se acompanhou, a caráter de demonstração, uma medição realizada no dia 22/09/2001 na LT 230kV Anhanguera-Leste, pela ZELL AMBIENTAL, para efeito demonstrativo de como a CELG-D deve se comportar em suas medições, bem como terceirizar seus serviços. O estudo foi feito entre as estruturas 12-01, figura 16 e 12-02 figura 17, com um vão de 332,21 metros, próximas ao pátio da concessionária de energia elétrica CELG, e os dados da medição se encontram no ANEXO B.

Como analisado na medição realizada pelo Sr. Carlos (ZELL AMBIENTAL), utilizando-se de um aparelho EFA-300 da empresa NARDA (ANEXO D), os valores encontrados desta LT estão dentro dos parâmetros aceitáveis segundo os valores contidos na Resolução Normativa n° 398, o que não requer medidas mitigadoras nesta LT.

Figura 16: estrutura 12-01, susp. metálica treliçada, 30,2 m;

43

Figura 17: estrutura 12-02, terminal metálico treliçado, 22,2m;

6.1 Cálculo da faixa de servidão

O objetivo destes cálculos é apresentar os critérios a serem utilizados no cálculo da largura da faixa de segurança entre as estruturas 21-01 e 21-02 da LT 230kV Anhanguera-Leste.

Para o cálculo das velocidades e pressões de vento será utilizada a metodologia exposta na NBR-5422/85, “Projeto de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica – procedimento”.

Para o cálculo da largura da faixa de segurança da LT serão utilizados os períodos de retorno (T) de 10 anos no cálculo das velocidades de vento considerando um vão máximo de 500 m.

A velocidade de vento (VT) para o período de retorno considerado será obtida conforme o item 4.8.2.1 da NBR 5422/85. (25)

VT = β−

ln (−ln(1−( 1T )))

α

(Y)

Onde, de acordo com a região da LT em questão, seguem-se os seguintes dados:

- 0,33 (m/s)-1

- 11,5 m/s

T - Período de Retorno (T=10 anos)

44

VT10 = 18,32 m/s , Adotado VT10 = 19,0 m/s

Conforme item 4.8.5 da NBR-5422/85, a velocidade de vento de projeto para um período de retorno (T), para uma altura H do solo, é:

VP10 = Kr.Kd.(H10

)1 /n

. VT10 (Y)

Onde:

Kr - Coeficiente de rugosidade (Kr =1)

Kd - Coeficiente de integração (Kd =1,22)

H - Altura média do condutor H=14,50 m

n - Fator de correção da velocidade do vento em função da altura (n=11)

Então : VP10 = 23,98 m/s

A pressão dinâmica de referência (qo) é dada pela seguinte expressão:

q0 = 12

. ρ .V2p (y)

Onde:

VP - Velocidade de vento de projeto em m/s

ρ - Massa específica do ar (kg/m3)

45

A massa específica do ar pode ser calculada por:

ρ = 1 ,293

1+0 , , ,367 . t ( 16000+64 .t−alt16000+64 .t +alt )¿ (y)

Onde:

t Temperatura coincidente (ºC)

alt Altitude média da região (m)

Será adotada a massa específica do ar, ρ = 1,1284 kg/m³, correspondente a uma temperatura de ocorrência do vento máximo (t) igual a 15° C e altitude média da região (alt) igual a 700 metros.

Assim, a pressão dinâmica de referência, considerada para cálculo do ângulo de balanço da cadeia de suspensão é q0 = 33,06 kgf/m2.

O ângulo de balanço para é dado pela seguinte expressão:

β = tan−1( qV . d

p . (V p

V v)) (y)

Onde:

qv=k.q0

k = valor lido na figura 7 da NBR 5422/85.

Então:

46

qv = 0,38 . 33,06 = 12,56 kgf/m2; adotado qv = 13,00 kgf/m2

Assim, para:

d = 0,02516 m

p = 1,3028 kgf/m

Vp / Vv = 0,70

o ângulo de balanço() da cadeia de isoladores será: = 19,73°

Adotado = 20°

Calculados os valores dos paramentos necessários ao calculo da faixa de servidão, de acordo com o item 12 da NBR-5422, tem-se:

L=2(b+d+D) (y)

onde:

b Distância horizontal do eixo da estrutura ao condutor mais afastado

d Projeção da cadeia = (Lcad + fc) x sen ()

Lcad Comprimento Cadeia

D1 Distância de segurança, Du/150 (mín.= 0,5 m)

fc Flecha do cabo condutor com qv = 13,0 kgf/m²

Ângulo de balanço

Sendo nos vãos com estruturas de suspensão (figura 1), e considerando os seguinte valores, tendo em referencia uma linha de transmissão similar em 230kV da CELG-D:

47

b = 7,50 m

Lcad = 2,60 m

fc = 20,16 m (vão máximo de 505 m)

d = (2,60 + 20,16) . sen(30°) = 7,65 m

D1 = Du/150 (mín.= 0,5 m) = 1,62 m

= 20

Figura 1 – Detalhe esquemático da largura de faixa de segurança para estrutura de suspensão

Assim, a largura da faixa de segurança da LT será: L = 33,80 m. Porém será adotada uma faixa de segurança com 34,0 m de largura, sendo 17,0 m para cada lado do eixo da Linha de Transmissão (Ver figura 2).

48

Figura 2 – Detalhe da largura de faixa de segurança

6.2 Dados da LT 230kV Anhanguera Leste

O ANEXO A da RN Nº 413 indica todos os dados da LT que devem ser indicados no relatório de medição a ser entregue a ANEEL. A data dessa medição foi em no dia 22 de setembro de 2011. É muito importante ressaltar que para a medição do campo elétrico deve tomar alguns cuidados para não interferir na medição, como não ficar próximo ao equipamento que está executando a medição e o pedestal de apoio do

49

sensor deve ser constituído de material isolante, pois caso contrário poderá alterar o valor do campo eletromagnético consideravelmente.

Ressalta também que após a medição dos campos eletromagnéticos, houve um pequeno problema com relação ao projeto da LT em questão, uma vez que a mesma data do ano de 1958. Portanto, nos foi disponibilizada uma planilha (ANEXO C) referente á LT 230kV Anhanguera – Leste, de posse da CELG-D, porém com falta de alguns dados necessários

Os dados da LT 230kV Anhanguera Leste encontram-se na tabela a seguir, em acordo com o ANEXO A:

Tabela 10 – Dados da Medição e da LT 230kV Anhanguera Leste;

Dados ResultadosNome da linha: LT Anhangüera - Leste

Intensidade do Campo Elétrico:Fase A: 1,4584kV/mFase B: 0,7814kV/mFase C: 1,424kV/m

Intensidade do Campo Magnético:Fase A: 7,6369µTFase B: 9,2106µTFase C: 8,0905µT

Tensão nominal da linha: 230kVCorrente nominal de projeto por fase:  ---Corrente máxima admissível por fase:  ---Número de fases: 3Distância entre fases:  ---Especificação do cabo fase:  CAA 605 - MCMEspecificação do cabo para-raios:  3/8”Tipo de estrutura: MetálicaConfiguração típica e sequência de fases:  A , B , CNúmero de circuitos por torre: 1Número de condutores por fase: 1Temperatura máxima admissível de projeto:  ---Largura da faixa de servidão:  34 m*Altura mínima dos condutores:  10 m*Extensão do vão de linha:  332,21 metrosTipo de rede: AéreaSubestação de origem da linha e o nome do município:  Anhanguera – GoiâniaSubestação de destino da linha e o nome do município:  Goiânia Leste – GoiâniaA lista dos municípios atravessados pela linha:  Goiânia

50

Método utilizado para calcular o campo elétrico: MediçãoMétodo utilizado para calcular o campo magnético: MediçãoPontos calculados:  3Data e horário da medição: 22 de setembro de 2011 às 14:44:11

Corrente medida por fase:Fase A: 643AFase B: 648AFase C: 639A

Temperatura ambiente: 34ºCPontos de medição:  Sob os cabos condutores

Equipamento utilizado:Fabricante: NardaModelo: EFA-300Número de Série: Z-0101

7. Possíveis Medidas Mitigadoras para Redução dos Campos Elétrico e Magnético em LT

No estudo de caso apresentado no tópico acima, os valores apresentados estão de acordo com os valores estabelecidos por norma. Caso fossem encontrados valores acima do permitido, o agente deveria promover as devidas alterações com o objetivo de adequar os valores da intensidade dos campos elétrico e magnético. Algumas medidas mitigadoras serão apresentadas, nas quais possuem essa finalidade. São processos em que foram base de estudo e testados em laboratório, mas até hoje não foram colocados em prática.

Três alternativas foram concebidas para esse caso (8), nas quais têm como princípio a blindagem dos condutores. Para se lembrar de um condutor blindado, basta pegar como exemplo o cabo coaxial utilizado para interligar uma antena a uma televisão. Esse cabo ele é revestido por uma malha condutora para diminuir as interferências eletromagnéticas, conforme indicado na figura 18:

51

Figura 18 – Cabo Coaxial

As três alternativas propostas foram:

Geminação parcial dos condutores com condutor de mesma bitola; Geminação parcial dos condutores com tubo de alumínio; Encapsulamento metálico dos condutores.

Para esses métodos foram executados ensaios em laboratório com tensão nominal em 133kV, cabo com 3 metros de comprimento do tipo Grosbeak (636MCM).

Após as análises dos métodos propostos e dos testes em laboratório, foi possível observar os métodos de geminação, tanto com condutor de mesma bitola quanto com tubo de alumínio, não tiveram o efeito esperado, de forma que o campo elétrico aumentou. Já o método de encapsulamento metálico dos condutores diminuiu consideravelmente o valor do campo elétrico. Para todos os métodos, o campo magnético não foi alterado.

A figura 19 mostra o esquema de montagem de um encapsulamento metálico dos condutores:

Figura 19 – Dimensões Definidas Para Montagem do Encapsulamento Metálico, (a) corte longitudinal e (b) corte transversal

52

8. Conclusões

Com a elaboração deste trabalho, pudemos concluir que devem ser elaborados estudos mais aprofundados no intuito de se obter dados conclusivos acerca dos efeitos adversos á saúde humana. E foi pensando exatamente nestes dados incertos dos quais temos consciência, que os órgãos competentes elaboraram limites á exposição dos campos eletromagnéticos em linhas aéreas de transmissão.

Concluímos também que, embora numa linha antiga de transmissão, os resultados medidos foram satisfatórios, dando assim um ânimo a mais a concessionária CELG-D, além do fato de ter nos servido como objeto de estudo. Isto claro, uma vez que a medição foi realizada no interior do pátio da CELG-D, onde há um fluxo volumoso e constante de pessoas.

Portanto, este trabalho deve ser entendido em caráter experimental, podendo servir posteriormente como objeto de estudos mais aprofundados, que venham a nos trazer respostas conclusivas.

53

REFERÊNCIAS

(1) Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz), International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), ICNIRP, 2010;

(2) Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz): Technical Report, ICNIRP, 2001;

(3) ONS: Sistema de Transmissão Horizonte 2012. Disponível em: < http://www.ons.org.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx#>. Acesso em: 05 nov. 2011;

(4) ONS: O que é o SIN – Sistema Interligado Nacional. Disponível em: < http://www.ons.org.br/conheca_sistema/o_que_e_sin.aspx>. Acesso em: 05 nov. 2011;

(5) Presidência da República, Casa Civil – Subchefia para Assuntos Jurídicos: Lei 11.934, de 05 de Maio de 2009. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2007-2010/2009/Lei/L11934.htm>. Acesso em: 08 ago. 2011;

(6) Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL: Resolução Normativa Nº 398, de 23 de Março de 2010. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2010398.pdf>. Acesso em: 08 ago. 2011;

(7) Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL: Resolução Normativa Nº 413, de 03 de Novembro de 2010. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2010413.pdf>. Acesso em: 08 ago. 2011;

54

(8) JR, Francisco R. S.; BEZERRA, José M. B.; MEDEIROS, Luiz H. A.; LOPES, Anderson A.; SILVA, Thiago T.; ARCANJO, Maherbson A. C. Desenvolvimento de Metodologias Para Mitigar Interferências Eletromagnéticas em Linhas de Transmissão. Florianópolis: XXI SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, out. 2011;

(9) DOMINGUES, Luís Adriano M. C.; NETO, Athanasio M.; BARBOSA, Carlos R. N. Limites de Exposição a Campos Elétrico e Magnético – O Impacto das Resoluções Normativas ANEEL Nº 398 e 413 no Projeto e Operação de Linhas de Transmissão. Florianópolis: XXI SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, out. 2011;

(10) CORREIA, Delmo de M.; CAMPINHO, Carlos; CARVALHO, Antônio Carlos C. de. Análise do Impacto da Resolução Normativa ANEEL 398/2010 Sobre as Instalações Existentes do SIN. Florianópolis: XXI SNPTEE – Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, out. 2011;

(11) Fact Sheet on the Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Eletric and Magnetic Fields (1Hz – 100kHz) Published in Health Phys 99(6):818-836, ICNIRP, 2010;

(12) HALLIDAY; RESNICK; WALKER Fundamentos da física, vol. 4, 8ª edição, LTC, 2009;

(13) HALLIDAY; RESNICK; WALKER Fundamentos da física, vol. 3, 4ª edição, LTC;

(14) Paul, Clayton R. Eletromagnetismo para Engenheiros, LTC;

(14) IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Electromagnetic Fields, 0–3 kHz, IEEE Std C95.6™, 2002

(15) EXPOSIÇÃO A CAMPOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS DE 50 E 60 Hz, NBR 15415, 2006;

(16) Wikipédia: Campo Elétrico. Disponível em : <http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletrico>. Acesso em: 9 set. 2011;

(17) Wikipédia: Campo Magnético. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico>. Acesso em: 10 set. 2011;

(18) vsites UNB: O Campo Elétrico em condutores. Disponível em: <http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/CampoEcondutor/CampoEcondutor.html>. Acesso em: 10 set. 2011;

(19) Efeito Joule: Campo Elétrico. Disponível em: <http://www.efeitojoule.com/2009/01/campo-eletrico-e-conceito-campo.html>. Acesso em: 9 set. 2011;

55

(20) Física Livre: Eletromagnetismo. Disponível em: <http://fisicalivre.org/aoc/Resumos_Fisica/10SR_Eletromagnetismo.pdf>. Acesso em: 8 set. 2011;

(21) Wikipédia: Hans Christian Ørsted. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rsted>. Acesso em: 9 set. 2011;

(22) Wikipédia: Eletromagnetismo. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo>. Acesso em: 10 set. 2011;

(23) Lei de Biot-Savart. Disponível em: <http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/LeiBiotSavart/LeiBiotSavart.html>. Acesso em: 11 set. 2011.

(24) vsites UNB: Calculando o Campo Elétrico via Lei de Gauss. Disponível em: <http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/GaussExemplos/GaussExemplos.html>. Acesso em: 10 set. 2011;

ANEXO A

Relação dos Dados a Ser Encaminhados à ANEEL Referentes a Medição e Cálculos dos Campos Elétricos e Magnéticos

1. Subestações:

1.1. Para o cálculo:

a. Nome da subestação;b. Município;c. Intensidade do Campo Elétrico (expresso em kV/m);d. Intensidade do Campo Magnético (expresso em µT);e. Tensão de transformação;f. Temperatura máxima admissível de projeto;g. Distância mínima dos condutores ao solo;h. Método utilizado para calcular o Campo Elétrico;i. Método utilizado para calcular o Campo Magnético;j. Pontos calculados (informando a distância para o centro geométrico da

subestação).

1.2. Para medição: Além dos dados descritos no item 1.1, devem ser informados também:

56

a. Data e horário da medição;b. Temperatura ambiente;c. Pontos de medição (informando a distância para o centro geométrico da

subestação);d. Equipamento utilizado.

2. Linhas de Transmissão, Distribuição e de Interesse Restrito:

2.1. Para o cálculo:

a. Nome da linha;b. Intensidade do Campo Elétrico (expresso em kV/m);c. Intensidade do Campo Magnético (expresso em µT);d. Tensão nominal da linha;e. Corrente nominal de projeto por fase;f. Corrente máxima admissível por fase;g. Número de fases;h. Distância entre fases;i. Especificação do cabo fase;j. Especificação do cabo para-raios;k. Tipo de estrutura;l. Configuração típica e sequência de fases;m. Número de circuitos por torre;n. Número de condutores por fase;o. Temperatura máxima admissível de projeto;p. Largura da faixa de servidão;q. Altura mínima dos condutores;r. Extensão do vão de linha;s. Tipo de rede (aérea ou subterrânea);t. Subestação de origem da linha (e o nome do município);u. Subestação de destino da linha (e o nome do município);v. A lista dos municípios atravessados pela linha;w. Método utilizado para calcular o campo elétrico;x. Método utilizado para calcular o campo magnético;y. Pontos calculados (informando a distância para a projeção do centro

geométrico da linha no solo).

2.2. Para medição:Além dos dados descritos no item 2.1, devem ser informados também:

a. Data e horário da medição;b. Corrente medida por fase;c. Temperatura ambiente;

57

d. Pontos de medição (informando a distância para a projeção do centro geométrico da linha no solo);

e. Equipamento utilizado.

ANEXO B

Dados da medição de campos eletromagnéticos na LT 230kV Anhanguera – Leste:

58

HW-V

ersi

on:

1SW

-Ver

sion

:2,

04SW

-Dat

e: 0

4/02

/200

2SW

-Tim

e: 1

8:47

:26

MEM

#D

PRO

BE

CHN

MO

DEDA

TE

TIM

E

FILT

ER

DET

MAX

VAL

UE[T

] V

ALID

FREQ

U[Hz

]28

9 N

INT_

PRB

ALL

FST

22/

09/2

011

14:4

4:11

5Hz,

,32K

Hz R

MS

MAX

7,64

E-06

OK

63M

EM#

DPR

OBE

C

HNM

ODE

DATE

TI

ME

FI

LTER

D

ET M

AX V

ALUE

[T]

VAL

IDFR

EQU[

Hz]

290

NIN

T_PR

B A

LLFS

T 2

2/09

/201

114

:46:

005H

z,,3

2KHz

RM

S M

AX9,

21E-

06O

K61

MEM

#D

PRO

BE

CHN

MO

DEDA

TE

TIM

E

FILT

ER

DET

MAX

VAL

UE[T

] V

ALID

FREQ

U[Hz

]29

1 N

INT_

PRB

ALL

FST

22/

09/2

011

14:4

7:22

5Hz,

,32K

Hz R

MS

MAX

8,09

E-06

OK

60M

EM#

DPR

OBE

C

HNM

ODE

DATE

TI

ME

FI

LTER

D

ET M

AX V

ALUE

[T]

VAL

IDFR

EQU[

Hz]

292

NIN

T_PR

B A

LLFS

T 2

2/09

/201

115

:03:

545H

z,,3

2KHz

RM

S M

AX4,

54E-

07O

K48

MEM

#D

PRO

BE

CHN

MO

DEDA

TE

TIM

E

FILT

ER

DET

MAX

VAL

UE[T

] V

ALID

FREQ

U[Hz

]29

3 N

INT_

PRB

ALL

FST

22/

09/2

011

15:1

3:53

5Hz,

,32K

Hz R

MS

MAX

1,15

E-05

OK

61M

EM#

DPR

OBE

C

HNM

ODE

DATE

TI

ME

FI

LTER

D

ET M

AX V

ALUE

[T]

VAL

IDFR

EQU[

Hz]

294

NIN

T_PR

B A

LLFS

T 2

2/09

/201

115

:19:

285H

z,,3

2KHz

RM

S M

AX5,

63E-

05O

K60

MEM

#D

PRO

BE

CHN

MO

DEDA

TE

TIM

E

FILT

ER

DET

MAX

VAL

UE[T

] V

ALID

FREQ

U[Hz

]29

5 N

INT_

PRB

ALL

FST

22/

09/2

011

15:2

7:30

5Hz,

,32K

Hz R

MS

MAX

1,30

E-06

OK

75

59

ANEXO C

Dados referentes á LT 230kV Anhanguera – Leste

60

ANEXO DEspecificação EFA-300

61