A exposição humana a campos elétricos e magnéticos

Os campos elétricos e magnéticos em 50 e 60 Hz coexistem em ambientes residenciais e de trabalho em função da operação de qualquer tipo de equipamento elétrico, da existência de fiação em prédios e também pela proximidade a linhas de transmissão e subestações de energia elétrica. De uma forma geral, decorrem da geração, distribuição e uso da energia elétrica, constituindo linhas de força e de indução circundando os corpos e dispositivos existentes no ambiente.

De forma geral, são produzidos pelas tensões elétricas dos sistemas de energia elétrica e disponível nas tomadas para o funcionamento dos equipamentos elétricos. Esses campos dependem da intensidade e da distância das fontes de radiação, sendo medidos pela unidade V/m.

O campo elétrico está presente desde que haja tensão disponível, quer haja ou não circulação de corrente. Os campos magnéticos são decorrentes de fluxos de corrente elétrica. Esses campos dependem também da intensidade e da distância das fontes de radiação. São obtidos através da densidade de fluxo magnético que é medida pelas unidades Gauss (G) ou Tesla (T). Os campos magnéticos estão presentes quando os equipamentos estão em funcionamento.

Uma pessoa debaixo de uma linha de transmissão de altatensão pode sentir um moderado choque ao tocar em objetos do ambiente, diminuindo rapidamente tais efeitos com a distância e obstáculos existentes. Campos magnéticos podem induzir correntes elétricas no corpo das pessoas, porém em geral bem menores que as correntes elétricas naturais existentes no cérebro, nervos e coração.

Os efeitos na saúde podem ser classificados como de caráter imediato ou de curto prazo e como de longo prazo. Entre os primeiros estão: estimulação das células nervosas do cérebro, de nervos periféricos, de músculos, incluindo o coração, além de choques e queimaduras causadas por contacto com objetos condutores, podendo causar, em função da intensidade de corrente aplicada, dificuldades de respiração e fibrilação ventricular (batimento cardíaco desordenado).

O principal mecanismo de interação nestes casos é a indução de corrente elétrica no corpo, e os efeitos ocorrem somente durante o período de exposição aos campos. Os campos elétricos de 50 e 60 Hz têm baixa capacidade de penetração nos corpos, a grande maioria dos efeitos biológicos está associada principalmente à exposição a campos magnéticos.

Durante algum tempo, pesquisas isoladas sustentaram a hipótese de ocorrência da diminuição da produção noturna do hormônio melatonina, em pessoas submetidas a campos de 50 e 60 Hz. Esse hormônio, produzido pela glândula pineal, regula o ritmo circadiano e foi utilizado como agente anticancerigeno nas décadas de 1970 e 1980, porém acabou por não se mostrar eficaz como tratamento.

A utilização desse agente em alguns pacientes havia sido motivada por ter sido detectado que o nível de melatonina era mais baixo em portadores de câncer. Todavia, estudos recentes, realizados com voluntários, mostraram que não existe nenhuma correlação entre a exposição a campos de 50 e 60 Hz e o nível noturno de melatonina no sangue.

No caso dos efeitos potenciais da exposição de longo prazo, como por exemplo o aumento do risco de câncer, as organizações International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) e World Health Organization (WHO) concluíram que, até o momento, os dados disponíveis são insuficientes e inconsistentes para prover embasamento científico para o estabelecimento de restrições à exposição.

A NBR 25415 de 07/2016 – Métodos de medição e níveis de referência para exposição a campos elétricos e magnéticos na frequência de 50 Hz e 60 Hz estabelece a metodologia de medição e níveis de referência para exposição a campos elétricos e magnéticos de 50 Hz e 60 Hz para o público geral, ao redor das instalações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica acima de 1 kV. Os valores de referência para a população ocupacional nos ambientes de trabalho são definidos em outros documentos legais.

Esta norma fornece um guia para medição dos valores eficazes do estado permanente de campos elétricos e magnéticos quase estáticos que têm componentes de frequência de 50 Hz e 60 Hz. As fontes de campos quase estáticos incluem dispositivos que operam nas frequências industriais, produzindo campos nessas frequências e suas harmônicas.

Os limites de magnitude abordados por esta norma são de 100 nT a 100 mT e 1 V/m a 50 kV/m para campos magnéticos e campos elétricos, respectivamente. Quando medições fora desses limites são realizadas, a maioria das provisões desta norma ainda se aplica, porém algumas provisões, como especificação da incerteza e o procedimento de calibração, podem precisar de modificações.

Em especial, esta norma: define a terminologia; identifica os requisitos de especificação do medidor de campo; especifica os requisitos aplicáveis à incerteza da instrumentação; especifica as características gerais dos campos; especifica os princípios operacionais da instrumentação; especifica os métodos de medição. As fontes de incerteza durante a calibração e a medição também são identificadas, e um guia é fornecido a respeito de como devem ser combinadas, a fim de determinar a incerteza total da medição. Com respeito à medição de campo elétrico, esta norma considera apenas a medição da intensidade do campo elétrico não perturbado em um ponto no espaço (o campo elétrico antes da introdução do medidor de campo e do operador).

Esta norma aplica-se a todas as instalações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica operadas na frequência de 50 Hz ou 60 Hz, definida conforme a NBR 5460, envolvendo:usinas geradoras de energia elétrica; subestações de energia elétrica; linhas de transmissão de energia elétrica; ecircuitos de distribuição de energia elétrica acima de 1 kV.

O principal mecanismo de interação dos campos elétricos e magnéticos com as células é a indução de corrente elétrica. Os efeitos biológicos ocorrem durante o período de exposição.

Os critérios para estabelecimento dos valores de referência para os campos magnéticos são baseados em efeitos biológicos comprovados. Estes efeitos são de caráter imediato com exposição de curto prazo, como estimulação das células nervosas do cérebro, nervos periféricos, músculos, incluindo o coração. Para os campos elétricos, além de choques e queimaduras causadas por contato com objetos condutores, podendo envolver, em função da intensidade da corrente aplicada, dificuldades de respiração e fribilação ventricular (batimento cardíaco desordenado).

Os valores de referência de campos elétricos e magnéticos para exposição humana, estabelecidos pela Comissão Internacional para Proteção contra Radiações Não ionizantes (ICNIRP) e adotados por esta norma, são reconhecidos e recomendados pela Organização Mundial de Saúde (OMS).

Nos casos de potenciais efeitos em virtude de exposição a longo prazo, a ICNIRP concluiu que os resultados disponíveis das pesquisas não permitem estabelecer valores de referência com base científica. Os estudos sobre os possíveis efeitos de exposição de longa duração não encontram sustentação nos mecanismos biológicos conhecidos de interação entre campos elétricos e magnéticos com os seres vivos, bem como em estudos laboratoriais in vitro ou em animais.

A legislação brasileira, por meio de normas técnicas, regulamenta o uso do interior das faixas de linhas de transmissão e de interiores de subestações, de afastamentos mínimos dos circuitos de distribuição. Assim, a utilização destas áreas é aquela classificada como “população ocupacional” pela ICNIRP. O corpo humano na presença de campos elétricos e magnéticos está sujeito a efeitos de tensões e correntes induzidas.

O nível de restrição básica para exposição humana a campos elétricos e magnéticos está estabelecido a partir de correlações entre grandezas físicas e seus efeitos biológicos da exposição. A grandeza utilizada para especificar estas correlações é a densidade de corrente elétrica.

O valor de 100 mA/m² foi estabelecido como referência, a partir do qual são excedidos os limiares para mudanças agudas, como na excitabilidade do sistema nervoso central. Em função da pouca disponibilidade de dados relacionando as correntes transitórias com efeitos na saúde, a Organização Mundial de Saúde recomenda que o nível de restrição básica para densidades de correntes induzidas por transitórios ou campos com picos de duração muito curta sejam tomados como valores instantâneos e não como médias temporais.

Enquanto os campos elétricos estão associados à presença de cargas elétricas, os campos magnéticos estão associados ao movimento físico destas cargas elétricas (corrente elétrica), nas baixas frequências. Os modelos matemáticos disponíveis permitem verificar os níveis de campo elétrico e magnético para a exposição, respeitando a densidade de corrente do valor de referência.

Os níveis de referência para campos elétricos e magnéticos devem ser considerados separadamente e não aditivamente. Para o estabelecimento do nível de referência, as densidades de correntes induzidas por cada um destes campos são calculadas separadamente por meio de modelos matemáticos adequados, de forma a atender à restrição básica.

Os níveis de referência para o público em geral correspondem a campos com densidades de corrente inferiores a 2 mA/m², adotando-se um fator de segurança igual a 50 em relação ao nível de restrição básica. O nível de referência para exposição é fornecido para comparação com valores medidos das grandezas físicas.

A concordância com os valores de referência apresentados nestes critérios assegura o atendimento da restrição básica. Os níveis de referência são estabelecidos a partir da restrição básica por meio de modelagem matemática e por extrapolação de resultados de investigações de laboratório em frequências específicas. Os níveis são fornecidos para a condição de acoplamento máximo do campo com o indivíduo exposto.

Nos casos em que os níveis de referência forem excedidos, deve ser realizada uma análise detalhada, de modo a verificar se a densidade de corrente estabe lecida na restrição básica não é excedida. Na Tabela 1 estão mostrados os níveis de referência para campo elétrico e magnético, no limite da faixa de segurança da linha de transmissão, no lado externo do perímetro da subestação ou usina e no limite do afastamento mínimo do circuito de distribuição.

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Os medidores de campos magnéticos consistem em duas partes, a sonda ou elemento sensor de campo, e o detector, que processa o sinal da sonda e indica o valor eficaz do campo magnético com display digital ou analógico. As sondas de campo magnético, constituindo uma bobina de fio eletricamente blindada (isto é, uma sonda de “eixo único”), têm sido usadas juntamente com um voltímetro como detector para medições de tipo mapeamento de campos magnéticos à frequência industrial das linhas de potência.

Para medições em ambientes onde as componentes harmônicas no campo magnético podem não ser desprezíveis (como em locais residenciais e industriais, sistemas de transporte), um estágio de integração (ativo ou passivo) transforma-se em parte do circuito detector, com a finalidade de preservar a forma da onda do campo magnético. Para caracterizar o conteúdo harmônico no campo magnético, o sinal do detector (que reflete a forma da onda do campo magnético) pode ser examinado por meio do uso de analisadores de espectros disponíveis comercialmente para obter as amplitudes das componentes fundamental e harmônicas. Os medidores de campo magnético de três eixos também estão disponíveis, os quais podem ser chaveados ou sintonizados para indicar os valores eficazes da frequência industrial ou uma ou mais componentes de campo harmônico.

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