Los marcos normativos autonómico/local y nacional (ITC-RAT 14/15) obligan a justificar en proyectos de instalaciones eléctricas que los campos magnéticos generados no suponen un riesgo para sus usuarios. En esta publicación se explica como hacer esta certificación y se adjunta la siguiente hoja Excel para facilitar los cálculos justificativos a realizar, la cual se emplea para resolver un caso práctico al final de la entrada.
Autoría: Ingeniero Solitario (Autoconsumo y Autarquía)
ÍNDICE DE CONTENIDOS
- Recomendaciones de los Organismos Internacionales
- Cálculo del campo magnético de una instalación
- Cálculo del factor de reducción por agrupamiento de fases
- Límite de referencia acorde a la normativa vigente
- Caso práctico
RECOMENDACIONES DE LOS ORGANISMOS INTERNACIONALES
Los organismos internacionales como la Organización Mundial de la Salud (OMS/WHO) y la Comisión Internacional para la Protección contra las Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP) consideran que los campos magnéticos generados por instalaciones eléctricas (50/60 [Hz]) solo son peligrosos muy por encima de los 100 – 200 [µT]. A modo comparativo indicar que el campo magnético natural de la tierra es de ~ 25 – 65 [µT] y el de una radio portátil de ~ 15 – 56 [µT].
Concretamente la OMS, en su Nota informativa Nº322 (2007), concluyó que no hay efectos sustanciales para la salud relacionados con los campos eléctricos y magnéticos de frecuencias extremadamente bajas (0 – 100 [kHz]) a los niveles que puede encontrar el público en general.
Además indica que, respecto a los efectos a largo plazo, dada la débil evidencia de una relación entre campo magnético de frecuencia extremadamente baja (hasta 100 [kHz]) y los posibles efectos nocivos, los beneficios de una reducción de la exposición no están claros.
CÁLCULO DEL CAMPO MAGNÉTICO DE UNA INSTALACIÓN
El campo magnético en una instalación eléctrica se produce principalmente alrededor de los cables de mayor potencia, dicho campo (B) es directamente proporcional a la corriente eléctrica (I) que transcurre por ellos e inversamente proporcional a la distancia del cable al punto en el que se desea determinar la magnitud del campo (r). La Ley de Ampère establece la fórmula para su cálculo, la cual se muestra en la siguiente imagen:
Dado que los teslas son unidades muy grandes normalmente se miden los campos en microteslas ([µT], 10E-6 [T]). Hay que tener en cuenta que en los sistemas trifásicos de corriente alterna las intensidades de las tres fases suelen estar en equilibrio, por lo que si están juntas los campos magnéticos que producen se anulan entre sí, tal y como se expone a continuación. Cabe aclarar que esta anulación también ocurre en sistemas monofásicos y en los de corriente continua:
No obstante, a veces las fases se separan para asegurar el aislamiento, como ocurre en las líneas aéreas y en los terminales de conexión a celdas o transformadores. Estas situaciones se dan sobre todo en media y alta tensión, por lo que en estas instalaciones hay puntos en los que el campo magnético no se anula y debe verificarse que no suponga un peligro para los usuarios, si bien cabe indicar que es muy difícil que se de una situación peligrosa debido a que dichos puntos no suelen ser accesibles al público asegurándose una separación considerable de los usuarios.
CÁLCULO DEL FACTOR DE REDUCCIÓN POR AGRUPAMIENTO DE FASES
Aunque las fases estén separadas el campo magnético se sigue reduciendo, la disminución sería del 100% si están juntas (d = 0) y del 0% si se distancian hasta el infinito (d = ∞). En base a esto se define un factor reductor por agrupamiento que permita corregir el campo magnético obtenido con la Ley de Ampère, este factor solo depende de la distancia entre las fases (d) y la separación al punto considerado donde se desea calcular el campo magnético (r). La fórmula propuesta estimarlo es esta:
FA = 1 – r / (2 · r + 2 · d) – r / (2 · r + 4 · d) = 1 – 1 / (2 + 2 · d/r) – 1 / (2 + 4 · d/r)
LÍMITE DE REFERENCIA ACORDE A LA NORMATIVA VIGENTE
La norma jurídica española que establece los límites que debe respetar el campo magnético de una instalación es el Real Decreto 1066/2001, de 28 de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento que establece condiciones de protección del dominio público radioeléctrico, restricciones a las emisiones radioeléctricas y medidas de protección sanitaria frente a emisiones radioeléctricas.
Esta norma jurídica establece en su su Anexo II – Punto 3 que una instalación cumple el reglamento si no supera los límites de referencia indicados en el Cuadro 2 de ese mismo anexo, si bien aclara que en el caso de que los supere no implica necesariamente un incumplimiento del reglamento, si no que debe estudiarse en mayor profundidad el caso considerado.
Las instalaciones eléctricas en Europa habitualmente operan a frecuencias bajas de 50 [Hz], por lo tanto el valor de referencia del campo magnético (B.REF) es de 5 entre la frecuencia (f) en [kHz], es decir, 100 [µT]. Este valor es coherente con las recomendaciones de los organismos internacionales citados anteriormente:
CASO PRÁCTICO
Se desean comprobar los campos magnéticos de un centro de transformación ubicado en vía pública que dispone de un transformador de 1250 [kVA] (1804,22 [A], I.BT) y de celdas de media tensión con intensidades asignadas de 630 [A] (I.MT). Se supone una separación máxima entre las fases de los cables de media tensión de 20 [cm] (d.MT) y entre los de baja tensión de 4 [cm] (d.BT). Este espacio se da en los terminales de conexión dentro del edificio, por lo que se estima que los usuarios como muy cerca podrán estar a 50 [cm] de esos puntos (r) dadas las dimensiones típicas de estos centros.
PASO 1 – Cálculo del campo magnético.
A continuación se exponen todos los datos del proceso de cálculo del campo magnético, como se puede observar se cumplen holgadamente los límites del reglamento tanto para el campo máximo generado en baja tensión como en media tensión:
FA-BT = 1 – 1 / (2 + 2 · d.BT/r) – 1 / (2 + 4 · d.BT/r) = 1 – 1 / (2 + 2 · 0,04/0,50) – 1 / (2 + 4 · 0,04/0,50) = 0,106003
B.BT = FA-BT · µ0 · I.BT / (2 · π · r) = 0,11 · 1,26 · 1804,22 / (2 · π · 0,50) = 76,50 [µT]
FA-MT = 1 – 1 / (2 + 2 · d.MT/r) – 1 / (2 + 4 · d.MT/r) = 1 – 1 / (2 + 2 · 0,20/0,50) – 1 / (2 + 4 · 0,20/0,50) = 0,365079
B.MT = FA-MT · µ0 · I.MT / (2 · π · r) = 0,37 · 1,26 · 630,00 / (2 · π · 0,50) = 92,00 [µT]
| Parámetros | Valor en BT | Valor en MT | Observaciones |
|---|---|---|---|
| µ0 | 1,26 [µT·m/A] | 1,26 [µT·m/A] | Permeabilidad magnética del vacío |
| I | 1804,22 [A] | 630,00 [A] | Intensidades máximas en baja/media tensión |
| r | 0,50 [m] | 0,50 [m] | Separación mínima a los usuarios/transeuntes |
| d | 0,04 [m] | 0,20 [m] | Distancia máxima entre cables de distintas fases |
| FA | 0,11 [-] | 0,37 [-] | Factor de reducción por agrupamiento de fases |
| B | 76,50 [µT] | 92,00 [µT] | Campo magnético más desfavorable |
| B.REF | 100 [µT] | 100 [µT] | Acorde al Anexo II del RD1066/2001 – Cuadro 2 |
PASO 2 – Hoja de cálculo cumplimentada.
En los siguientes enlaces se facilita la hoja de cálculo con los datos del presente caso práctico y el informe en formato PDF, sobre su uso cabe aclarar que solo deben cumplimentarse las celdas en blanco, las marcadas en [amarillo claro] son fórmulas o constantes que habitualmente no se modifican, las celdas en [negro] son las que no aplican según el proyecto:
PASO 3 – Comentarios finales.
El caso expuesto es de los más extremos que pueden darse en instalaciones cercanas al público general, es muy poco habitual que los usuarios y transeúntes puedan verse a expuestos a infraestructuras eléctricas con intensidades asignadas superiores a 630 [A] y transformadores de más de 1250 [kVA].
Aquellos emplazamientos con valores mayores suelen tratarse de grandes industrias con acceso restringido. A modo de referencia indicar que la mayoría de centros de transformación de distribución pública tienen intensidades asignadas de 400 [A] y transformadores de 630 [kVA], muy por debajo de los valores del caso práctico.
Por lo tanto la comprobación de los campos magnéticos en la mayoría de los proyectos de instalaciones eléctricas es una formalidad y no un aspecto crítico que deba preocupar demasiado. No obstante, es preciso tener en cuenta que industria puede requerir su cálculo justificativo ya que así lo exige la normativa.
Hola,
Solo paso por aquí para agradecer tu trabajo. Me gusta el estilo y la facilidad de explicaciones que haces en tus artículos.