Considerații asupra câmpului electromagnetic generat de echipamentele electrice

Vasile BAHRIN – Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași

Se evidențiază că prin procesul de monitorizare a câmpului electromagnetic produs de un echipament electric se poate diagnostica starea echipamentului și că acest proces trebuie să respecte considerente de biocompatibilitate electromagnetică.

Sunt precizate influențele câmpului electromagnetic asupra corpului uman. Sunt enumerate principalele surse de poluare electromagnetică, precum și metode de limitare a acestui fenomen.

1. Introducere

Câmpul electromagnetic generat de un echipament electric poate conduce la perturbarea propriei funcționări, dar și la defecte ale altor echipamente și instalații situate în apropiere (supratensiuni, supracurenți, încălzire etc). Informațiile furnizate de câmpul electromagnetic de radiație evidențiază funcționarea normală sau în regim de defect/ avarie a echipamentelor.

Procesul monitorizării (supravegherii) unui echipament electric constă în observarea automată a parametrilor caracteristici echipamentului, în scopul verificării performanțelor funcționale ale echipamentului. Complexitatea echipamentelor electrice implică o monitorizare eficientă, care să asigure o diagnosticare cât mai exactă a stării lor.

Diagnosticarea permite depistarea defectelor și contribuie la rezolvarea acestora într-un timp care să asigure evitarea de avarii majore în sistem. Tehnicile de diagnosticare urmăresc identificarea unei mentenanțe mai flexibile și mai eficiente (sub aspect tehnico-economic). În acest context a apărut conceptul de ”Mentenanță centrată pe fiabilitate” (Reliability Centered Maintenance), care se materializează în reducerea costurilor de mentenanță, creșterea fiabilității echipamentelor și a calității în alimentarea cu energie electrică. Radiația electromagnetică constituie energia radiată sub forma unei unde rezultată din interacțiunea unui câmp electric cu un câmp magnetic, și se produce în urma accelerării sarcinilor electrice. Monitorizarea și diagnosticarea echipamentelor electrice poate fi realizată, chiar și de la distanță, prin monitorizarea câmpului electromagnetic generat de aceste echipamente.

2. Biocompatibilitatea electromagnetică

Procesul de monitorizare a câmpurilor electromagnetice trebuie să respecte considerente de biocompatibilitate electromagnetică, deoarece organismelor vii pot fi afectate de expunerea la aceste câmpuri când depășesc limitele admise. Studierea compatibilității electromagnetice s-a concretizat prin elaborarea unor standarde și directive care au menirea să asigure coabitarea dispozitivelor și sistemelor perturbatoare/perturbate, precum și identificarea limitelor emisiilor electromagnetice și a nivelelor de imunitate.

Conform definiției elaborate de Comitetul 77 al Comisiei Electrotehnice Internaționale, compatibilitatea electromagnetică (CEM) constituie proprietatea unui echipament sau sistem de a funcționa satisfăcător în mediul său electromagnetic, fără a produce perturbații electromagnetice intolerabile pentru elementele din acel mediu, inclusiv pentru organismele vii.

În Directiva 2004/40/CE sunt precizate valorile admisibile ale câmpului electromagnetic în funcție de intensitatea acestuia, iar în Anexa II sunt prezentate mărimile referitoare la expunerea la câmpuri electromagnetice: curentul de contact între o persoană și un obiect, IC, intensitatea câmpului electric, intensitatea câmpului magnetic, inducția câmpului magnetic, densitatea de putere, absorbția specifică a energiei, AS, debitul de absorbție specifică a energiei, DAS; inducția magnetică, curenții de contact, intensitățile câmpurilor electric și magnetic și densitatea de putere pot fi măsurate direct.

Valorile limită de expunere (exprimate în valori efective) sunt prezentate în tabelul 1.

Valoarea limită de expunere pentru efectele nocive asupra securității rezultă din pragul de incidență a efectelor asupra sistemului nervos central (la nivelul capului).

Valoarea limită de expunere pentru efectele nocive asupra sănătății rezultă din pragul de incidență al efectelor asupra sistemului nervos periferic și împiedică stimularea fibrelor nervoase din sistemul nervos central.

Valorile de declanșare a acțiunii, precizate în tabelul 2, sunt obținute plecând de la valori limită de expunere în conformitate cu principiile stabilite de Comisia internațională pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante în recomandările privind limitarea expunerii la radiații neionizante (ICNIRP 7/99).

3. Influența câmpului electromagnetic asupra corpului uman

Câmpurile electromagnetice pot afecta corpul uman prin agravarea sau accelerarea declanșării unor boli (cardiace, vasculare, neurologice etc.). Aceste procese depind de intensitatea câmpurilor electromagnetice și de durata de expunere, precum și de continua creștere a numărului de surse poluante cu câmpuri electromagnetice.

Omul s-a adaptat la câmpul electromagnetic al pământul. Lipsa sau reducerea intensității acestui câmp determină moartea plantelor, iar la animale s-a observat o creștere deformată, stări de irascibilitate și manifestări specifice turbării.

În lipsa câmpului gravitațional omul crește în înălțime și se îngrășă, iar organismul suferă multiple transformări (sistemul nervos devenind labil, apar stări de insomnie, amnezie, dureri de cap, crește iritabilitatea, culminând cu comoția cerebrală). Sistemul imunitar, sistemul circulator, sistemul respirator, glandele endocrine și articulațiile sunt afectate, iar tensiunea arterială este modificată până la instalarea infarctului miocardic.

Poluarea electromagnetică se datorează în principal:

• câmpului electric al Pământului (depinde de latitudine și altitudine);
• câmpului electrostatic artificial (generat în procesul de prelucrare al unor mase plastice, de materiale sintetice etc.);
• câmpului magnetic terestru, care are o componentă (variabilă, denumită furtună magnetică) influențată de fenomene astronomice (explozii solare);
• câmpurilor electromagnetice naturale (de exemplu cele provocate de fulgere);
• câmpurilor electromagnetice artificiale (datorate undelor radio din gama 3×105 ÷ 3×107 Hz, rețelelor industriale de alimentare cu energie electrică la frecvența de 50 Hz etc.).

Limitarea efectelor câmpurilor electromagnetice asupra organismelor vii se constituie într-un obiectiv foarte important și poate fi realizat prin mai multe metode:

• normarea intensității admisibile a câmpului electromagnetic în funcție de timpul de expunere atât pentru activitatea industrială cât și pentru spații de locuit, în centrele urbane sau rurale.
• aplicarea unor măsuri de protecție în desfășurarea activităților ce necesită surse de câmpuri electromagnetice: utilizarea ecranelor din materiale feromagnetice cu permeabilitate ridicată (aliaje fier-nichel), protecția prin limitarea timpului de expunere (cu aparate de avertizare acustică sau optică), desfășurarea activităților la distanță optimă față de sursa de câmp electromagnetic, utilizarea unor ecrane (plase metalice), suprafețe reflectorizante ale câmpului electromagnetic (folii metalice), utilizarea echipamentului de protecție (din bumbac, mătase etc.) în structura căruia intră fire subțiri metalice.

Curenții electrici induși traversează organe interne, densitatea de curent înregistrând valori locale infinitezimale. Într-un câmp electric cu intensitatea de 10 kV/m, sub o linie electrică aeriană de 800 kV, curentul indus într-o persoană care stă în picioare nu depășește de 0,2 mA, iar densitatea de curent corespunzătoare craniului este de 4×10-10 A/mm2.

4. Concluzii

Prin monitorizarea câmpului electromagnetic produs de un echipament se poate diagnostica starea acestuia. Câmpul electromagnetic poate provoca poluare electromagnetică și este de dorit ca să nu afecteze funcționarea celorlalte echipamente electrice, dar și să nu aibă impact asupra organismelor umane. Câmpul electric și câmpul magnetic sunt componente complementare ale câmpului electromagnetic și au valori direct proporționale cu distanța față de sursa perturbației electromagnetice. Între curentul electric stabilit printr-un conductor și câmpul magnetic de joasă frecvență (50 Hz) produs de circulația acestuia există o strânsă legătură.

Cercetări recente privind influența câmpurilor electromagnetice asupra organismelor vii au pus în evidență că sunt afectate celulele, organele și organismul în ansamblu. Cercetările în acest domeniu au ca scop elaborarea de noi normative privind sursele de poluare, precum și pentru implementarea de noi tehnici de protecție a omului la acțiunea câmpurilor electromagnetice.

Articolul integral il puteti citi in editia tiparita a revistei Electricianul nr. 5/2014.