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JMB SA INGENIERÍA AMBIENTAL
ARGENTINA
Identificación del trabajo:
Buenos Aires, 10 de enero de 2005.
DISEÑO DE TRAZAS DE LINEAS DE ALTA TENSION BAJO EL
CONCEPTO DE IMPACTO PARA LA SALUD DE LA POBLACION
ING. GUILLERMO A. PEDOJA
JMB SA Ingeniería Ambiental
Presidente
DR. PABLO A. TARELA
JMB SA Ingeniería Ambiental
Proyect Manager
1. INTRODUCCION
La creciente demanda urbana de
energía eléctrica, sumada al rechazo de
la población a la instalación de plantas
de generación dentro del casco urbano,
requiere en muchos casos que la
alimentación provenga del exterior de
la ciudad, a través de líneas de alta
tensión (LAT).
Pero en su recorrido hacia la zona de
mayor demanda, las nuevas LAT
deben atravesar los suburbios, incluso
emplazando en ellos estaciones
transformadoras (ET). Actualmente,
este tipo de obras también es resistido
desde la población, debido al creciente
debate sobre los potenciales efectos
perjudiciales para la salud debidos a
los campos electromagnéticos (CEM)
originados en las LAT y ET.
Como resultado, obras necesarias ven
interrumpida
o
postergada
su
implementación, en ocasiones ante la
falta de herramientas de cuantificación
de efectos que permitan plantear en
forma objetiva los problemas presentes
y determinar cuáles son los cambios de
diseño necesarios para lograr el
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desarrollo
sustentable
emprendimientos.
de
los
Con el objeto de dar una solución clara
y transparente a este tipo de problemas,
JMB Ingeniería Ambiental está
trabajando en el desarrollo de una
metodología
de
evaluación
de
impactos, basada en el concepto de
riesgo aceptable en la salud de la
población.
La metodología, que se presenta en
detalle en este trabajo, parte de una
propuesta de tendido de LAT (en
principio realizada por la Empresa
transportista), y comprende las
siguientes etapas:
1. Relevamiento de la zona de
tendido: caracterización del
terreno y tipificación de
viviendas e infraestructura
urbana y suburbana, incluyendo
análisis de la población local.
2. Base GIS: confección de
cartografía digital bajo el
formato
de
Sistema
de
Información Geográfica, con
capas indicando propiedades
poblacionales.
3. Modelado Matemático de CEM
(MMCEM): en función de las
características
completas
(características
eléctricas,
geométricas, etc.) de las LAT y
ET, y de las condiciones
ambientales
(meteorología,
topografía, etc.). Este modelo
permite evaluar la intensidad de
los CEM sobre toda la zona de
estudio, el mismo trabaja en
forma georreferenciada y se
complementa con mediciones
de campo para realizar el
proceso de calibración.
4. Modelo
de
impacto:
combinando el MMCEM con el
GIS, se establece el nivel de
riesgo en la salud, como
producto matricial de la
exposición y la intensidad.
El presente trabajo describe cada etapa,
y cómo se procedería para lograr la
condición
de
minimización
de
impactos, de forma tal de garantizar la
viabilidad del proyecto.
2. REQUERIMIENTOS DE LA
AUTORIDAD REGULATORIA
En Argentina, la Resolución ENRE
1724/98 establece los requerimientos
sobre los campos eléctrico y
magnético,
ruido
audible
y
radiointerferencia en sistemas de
transporte y distribución de energía
eléctrico.
2.1 Campo eléctri co
En el caso del campo eléctrico se
requiere la caracterización en su valor
no perturbado, es decir, el campo que
existiría en ausencia de personas u
objetos.
En base a los documentos elaborados
conjuntamente por la Organización
Mundial de la Salud (OMS), la
Asociación Internacional de Protección
contra la Radiación No Ionizante
(IRPA) y el Programa Ambiental de
Naciones Unidas, los cuales recopilan
en diferente países los valores típicos
de la mayoría de las líneas que se
encuentran en operación, se adoptó un
valor límite superior de campo
eléctrico no perturbado, para líneas en
condiciones de tensión nominal y
conductores a temperatura máxima
anual, de 3 kV/m. Este valor es
requerido en el borde de la franja de
servidumbre, fuera de ella y en el
borde perimetral de las subestaciones,
medido a 1 m del nivel del suelo.
Cuando no estuviera definida la franja
de servidumbre, la normativa establece
que el nivel de campo deberá ser igual
o inferior a dicho valor en los puntos
resultantes de la aplicación de las
distancias mínimas establecidas en la
Reglamentación de la Asociación
Electrotécnica Argentina (AEA) sobre
líneas eléctricas aéreas exteriores.
El nivel máximo de campo eléctrico,
en cualquier posición, deberá ser tal
que las corrientes de contacto para un
caso testigo: niño sobre tierra húmeda
y vehículo grande sobre asfalto seco,
no deberán superar el límite de
seguridad de 5 mA.
2.2 Campo de inducción magnética:
Para campos de inducción magnéticos,
se adoptó un valor límite superior para
líneas en condiciones de máxima carga
definida por el límite térmico de los
conductores, de 250 mG. Esto se basó
en la experiencia de otros países,
algunos de los cuales han dictado
normas interinas de campos de
inducción magnéticas, y a los valores
típicos de las líneas en operación. Se
consideran los valores en el borde de la
franja de servidumbre, fuera de ella y
en el borde perimetral de las
subestaciones, medido a 1 m del nivel
del suelo.
§
§
Guarderías
infantes,
Etc.
y
jardines
de
La regulación establece que el nivel
máximo de campo de inducción
magnética, en cualquier posición,
deberá ser tal que las corrientes de
contacto en régimen permanente,
debido al contacto con objetos
metálicos largos cercanos a las líneas,
no deberán superar el límite de
salvaguarda de 5 mA.
Cada punto definido como receptor
critico
se
localiza
mediante
posicionador satelital (GPS). Resulta
conveniente conocer la cantidad de
individuos en cada punto, y sus hábitos
de permanencia, de modo de contar
con información precisa sobre los
futuros tiempos de exposición de la
población a los CEM.
3. METODOLOGÍA PROPUESTA
3.2
Sistema
geográfica
de
información
3.1 Relevamiento de campo
Como resultado del trabajo de
ingeniería durante la etapa de proyecto,
se dispone de la información precisa
sobre las trazas alternativas de la LAT
a construirse. Las mismas contempla n
básicamente aspectos de recorrido
(óptimo: minimización de distancias) y
obstáculos entre el punto de despacho
y el de destino final, así como el
completo análisis de los aspectos
ambientales, sociales y de seguridad.
Por supuesto, el proyecto también
contempla en detalle el paso por zonas
pobladas y su interacción con la
colocación
de
las
torres
(alternativamente
de
cable
subterráneo).
El primer paso de la metodología de
evaluación de riesgos consiste en
relevar cuidadosamente la totalidad del
trazado de la LAT. El énfasis se debe
poner en la localización de individuos
definidos como receptores críticos, por
ejemplo:
§
§
§
§
Viviendas,
Escuelas,
Hospitales,
Comedores infantiles,
El análisis de la información obtenida
durante el estudio se propone llevarlo a
cabo sobre una base de información
geográfica. Esto resulta conveniente
debido a que las trazas de las LAT
recorren muchos kilómetros, y ya que
actualmente se cuenta con buena
información cartográfica y satelital que
puede ser utilizada como base para el
estudio.
Además,
los
GIS
permiten
correlacionar fácilmente información
georreferenciada
proveniente
de
distintos campos, por ejemplo para este
caso la densidad de población y los
CEM.
El tamaño de grano que define la grilla
sobre la cual se vierte la información
en el GIS dependerá de la extensión de
la traza y del nivel de información
disponible sobre las características de
los receptores críticos.
En este estudio resulta fundamental
determinar en cada elemento de la
grilla la población o número de
individuos presentes para períodos de
tiempo largos (ya que se evalúan riegos
asociados a exposición prolongada de
las personas a los CEM).
3.3 Modelo matemático del campo
electromagnético
Las líneas de transmisión de energía
eléctrica que corren de torre en torre
por el campo, radían parte de su
potencia. Pero como las frecuencias
son bajas (50-60 Hz), las pérdidas por
radiación no son serias.
Como resultado, si bien la radiación no
es muy significativa, los conductores
de las LAT generan CEM en sus
inmediaciones, cuyas amplitudes a
nivel de receptores críticos pueden
superar los límites impuestos por las
regulaciones vigentes.
La física necesaria para determinar los
CEM de las LAT es clásica y bien
conocida en sus bases teóricas
(Feynman, 1972). Los cálculos resultan
engorrosos debido a la geometría real
de las LAT y su interacción con
objetos y superficies del terreno. Por lo
cual deben ser abordados mediante
modelos
matemáticos
adecuados.
Ciertas características ambientales
(condiciones climáticas, tipos de
terreno, etc.) pueden requerir un
tratamiento especial, para lo cual se
aplican resultados empíricos.
Al presente se cuenta con un modelo
primario que permite evaluar el campo
eléctrico sobre los receptores críticos
que se localizan a lo largo y ancho del
recorrido de una traza de alta tensión
(Tarela, 2004).
La figura 3.3.1 muestra el campo
eléctrico para un hipotético tramo
rectilíneo de LAT de torres simétricas
y de igual altura, con separación de
100 metros, y un único cable central.
El terreno es plano y la potencia de la
línea tal que se supera el umbral de 3
kV/m. A la altura de examinación (1 m
sobre el terreno) esto ocurre sobre una
superficie horizontal que copia
longitudinalmente a la traza y tiene una
extensión de unos 70 m en la dirección
perpendicular a la misma, 35 m a cada
lado del eje longitudinal de la LAT. El
campo obtenido guarda la simetría de
la LAT, como debe ser, observándose
un patrón cíclico entre torres
consecutivas. La intensidad es mayor
en el centro de la franja, y disminuye
rápidamente hacia ambos laterales. A
100 metros de la LAT, medidos
perpendicularmente a la misma, la
intensidad del campo cae por debajo de
1 kV/m, es decir, menos del 35% del
límite regulado. La intensidad máxima
se alcanza en el punto medio entre
torres, donde la distancia entre los
cables conductores y el receptor crítico
sobre el terreno es mínima.
Debe tenerse en cuenta que el modelo
presentado es conceptual, ya que no
incorpora aquí información de campo.
400
E (kV/m)
300
10
9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
200
Y (m)
100
0
-100
-200
-300
LAT
-400
-400
-300
-200
-100
Torre
0
100
200
300
400
X (m)
Figura 3.3.1 – Campo eléctrico (E) de una LAT hipotética. Se muestra una sección de
LAT compuesta por 10 torres y un único conductor central.
3.4 Análisis de riesgos
La Organización Mundial de la Salud
está llevando a cabo estudios sobre los
efectos que los CEM de baja
frecuencia pueden causar en la salud
humana. La Agencia Internacional de
Investigación
sobre
Cáncer
(dependiente de la OMS) hace lo
propio en relación a eventuales efectos
cancerígenos, basándose para ello en
estudios
epidemiológicos
sobre
leucemia en niños. En definitiva,
partiendo del principio precautorio la
exposición a CEM se debe considerar
una situación de riesgo, al menos hasta
tanto se disponga de información
científica contundente en contrario.
Dentro de nuestra metodología de
trabajo, el análisis de riesgos se lleva a
cabo de la siguiente manera. Una vez
que se tienen los resultados de
modelado de los CEM, la información
cuantitativa se incorpora al GIS del
estudio, ya que el modelo produce
salidas georreferenciadas. Se utiliza la
misma grilla que para la distribución
de individuos.
Resulta entonces factible obtener la
información sobre el impacto que los
CEM de la traza producen sobre la
población y receptores críticos, medido
en términos de excedencias sobre los
umbrales regulados. Por ejemplo. Para
la evaluación de riesgos por exposición
a campos eléctricos, un primer
resultado global se obtiene en términos
binarios “hay – no hay” impactos,
calculando la siguiente matriz de
impacto:
I ij = δEij ⋅ Pij
donde i,j es la identificación de la celda
de la grilla y
si Eij ≥ 3 k V / m
1
δEij = 
si Eij < 3 kV / m
0
si la celda ij está poblada
1
Pij = 
si la celda ij está despoblada
0
siendo Eij el campo eléctrico en la
celda i,j.
El resultado global es el siguiente:
I ij = 0 ∀ i, j
⇒
§
§
Redistribución de las líneas en
cada torre,
Aumento de las alturas de las
torres
Por ejemplo, la figura 3.4.1 presenta el
efecto que produce el aumento de la
altura de las torres en el ejemplo de la
sección anterior, observándose la
consecuente disminución del campo
eléctrico, tanto más cuanto mayor es la
altura de las torres.
No hay impactoen la salud
Luego de la evaluación de los nuevos
CEM mediante el modelo matemático,
se recalcula la matriz de impacto. Si
algún elemento resulta no nulo, el
caso contrario hay impacto sobre la
impacto persiste y se deben añadir
salud en todas las celdas de la grilla
nuevas medidas de mitigación,
donde el valor de la matriz de impactos
procediéndose metodológicamente de
es 1. Sobre éstas zonas se deben
la misma manera.
plantear medidas de mitigación, si se
persigue el objetivo de “impacto
Por supuesto, existen diferentes
aceptable o cero”.
medidas de mitigación que pueden
producir una matriz de impactos nula,
Debido a que la LAT está proyectada
e incluso combinaciones de distintas
para trabajar a cierta potencia, en
medidas que pueden llevar a la misma
función del diseño de ingeniería y los
situación. De todas ellas, la óptima será
requerimientos
energéticos,
las
aquella que minimice los costos de
eventuales medidas de mitigación que
implementación y operación.
se
pueden
plantear
deberían
concentrarse en disminuir los impactos
En tal sentido, el análisis de riesgo
(reducir los CEM sobre los receptores
basado en el concepto de impacto nulo
críticos) sin modificar la energía
debe complementarse necesariamente
transmitida.
con un análisis económico y financiero
que permita al operador tomar la
Sin
apelar
a
modificaciones
decisión final. Ya que todas las
tecnológicas,
está
normalmente
medidas mencionadas se incorporan al
accesible la posibilidad de realizar
modelo matemático en forma precisa,
modificaciones geométricas en la traza.
del mismo modo se puede cuantificar
Por ejemplo:
el impacto económico y financiero de
las mismas.
§ Cambios en el recorrido de la
LAT,
400
E (kV/m)
300
10
9
200
8
7
100
Y (m)
6
0
5
4
-100
3
-200
2
1
-300
0
LAT
-400
-400
-300
-200
-100
Torre
0
100
200
300
400
X (m)
400
E (kV/m)
300
10
9
200
8
7
100
Y (m)
6
0
5
4
-100
3
-200
2
1
-300
0
LAT
-400
-400
-300
-200
-100
Torre
0
100
200
300
400
X (m)
Figura 3.4.1 – Efecto del incremento de la altura de las torres.
La figura de arriba indica alturas de torres menores a las del caso de abajo.
4. CONCLUSIONES
El trabajo presentó una metodología
cuantitativa para evaluar el impacto
ambiental de instalación y operación
de líneas de alta tensión cuyas trazas
atraviesan zonas pobladas.
Los impactos se miden en términos de
excedencias en los niveles de los
campos electromagnéticos respecto de
las regulaciones vigentes en el lugar,
pero considerando la existencia de
receptores críticos humanos.
Las herramientas utilizadas para
cuantificar estos impactos permiten
evaluar rápidamente y a costos bajos
distintas alternativas mitigatorias.
Incluso admiten acompañar los
resultados con su correspondiente
costo económico y financiero. De
manera que ofrecen al tomador de
decisión diferentes variantes de
solución y el costo asociado,
facilitando la elección de la alternativa
más conveniente.
6. REFERENCIAS
Resolución ENRE 1724/98
Feynman. R.P., Lectures on Physics.
Vol. II Electromagnetism and Matter,
Fondo
Educativo
Interamericano
(1972)
OMS, Fact Sheet N° 263, October
2001.
Tarela, P.A., Modelo matemático para
evaluar campos electromagnéticos
debidos a líneas de alta tensión, (en
desarrollo, 2004)