Cruz Norro, Javier
Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles/ Universidad de Las Palmas de Gran Canaria / Edificio de Ingenierías. Campus de Tafira / 35017 LasPalmas de Gran Canaria, España.+34 928 451 967/ jcnorro@die.ulpgc.esDíaz Reyes, FelipeEscuela de Ingenierías Industriales y Civiles/ Universidad de Las Palmas de Gran Canaria / Edificio de Ingenierías. Campus de Tafira / 35017 Las Palmas de Gran Canaria, España.+34 928 451 989/ fdiaz@die.ulpgc.esDéniz Quintana, Fabián A.Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles/ Universidad de Las Palmas de Gran Canaria / Edificio de Ingenierías. Campus de Tafira / 35017 LasPalmas de Gran Canaria, España.+34 928 451 974/ fdeniz@die.ulpgc.es
ABSTRACT
Es un hecho indudable que la utilización de la energía fotovoltaica está en auge en estos últimos años.
Se está fomentado la instalación de estas centrales en las cubiertas de edificios, donde se comparte este uso de generación energética con el que se desarrolla habitualmente en el interior del mismo, estando sus trabajadores expuestos a los riesgos derivados de la existencia de esta infraestructura, particularmente los relacionados con los CEM.
El propósito de este trabajo es exponer los resultados obtenidos de la medición de CEM en diversas plantas fotovoltaicas ubicadas en cubiertas de edificios y su comparación con los niveles de exposición recomendados en la reglamentación laboral.
Una vez caracterizada la distribución de CEM en este tipo de instalaciones, se propondrán distintas medidas preventivas para limitar la exposición a valores seguros.
Palabras clave
Seguridad instalaciones, exposición campos electromagnéticos
LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
Los campos electromagnéticos son una combinación de ondas eléctricas (E) y magnéticas (H) que se desplazan simultáneamente. Se propagan a la velocidad de la luz, y están caracterizados por una frecuencia y una longitud de onda. La frecuencia es el número de oscilaciones de la onda por unidad de tiempo, medido en múltiplos de un hertzio (1 Hz = 1 ciclo por segundo), y la longitud de onda es la distancia recorrida por la onda en una oscilación (o ciclo).
Los campos eléctricos se producen por la presencia de cargas eléctricas, y determinan, a su vez, el movimiento de otras cargas situadas dentro de su alcance. Su intensidad se mide en voltios por metro (V/m) o en kilovoltios por metro (kV/m). Todo aparato conectado a una red eléctrica, aunque no esté encendido, está sometido a un campo eléctrico que es proporcional a la tensión de la fuente a la que está conectado. Los campos eléctricos son más intensos cuanto más cerca están del aparato, y se debilitan con la distancia. Algunos materiales comunes, como la madera o el metal, apantallan sus efectos.
Los campos magnéticos se producen cuando hay cargas eléctricas en movimiento, es decir, en presencia de corrientes eléctricas. Su intensidad se mide en amperios por metro (A/m), si bien la magnitud más empleada para definirla suele ser la inducción magnética (B) que produce, medida en teslas (T), militeslas (mT) o microteslas (μT). Todo aparato conectado a una red eléctrica y por el que circule corriente, generará en torno suyo un campo magnético proporcional a la cantidad de corriente que obtiene de la fuente que lo alimenta. La intensidad de estos campos es tanto mayor cuanto más cerca del aparato, y disminuye con la distancia. Los materiales más corrientes no son, en general, un obstáculo para los campos magnéticos, que los atraviesan fácilmente.
Son múltiples las fuentes generadoras de CEM creadas por el hombre. La electricidad que surge de cualquier toma de corriente lleva asociados campos electromagnéticos de baja frecuencia. Además, diversos tipos de ondas de radio de frecuencia más alta se utilizan para transmitir información, ya sea por medio de antenas de televisión, estaciones de radio o estaciones base de telefonía móvil.
A la frecuencia de 50 Hz, los CEM de origen natural tienen intensidades muy bajas, del orden de 0'0001 V/m y 0'00001 μT, respectivamente. La exposición de las personas a los CEM proviene, en su mayor parte, de la generación, transmisión y utilización de la energía eléctrica.
Bajo las líneas de transmisión del tendido aéreo, los campos eléctricos y magnéticos pueden llegar a alcanzar los 12 kV/m y los 30 μT, respectivamente. En las inmediaciones de las estaciones y subestaciones generadoras, estos valores pueden llegar a ser de 16 kV/m y 270 μT.
En las viviendas, o en lugares de trabajo, la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos dependerá de diversos factores, como la distancia a que se encuentren las líneas de suministro de la zona, el número y tipo de aparatos eléctricos que se utilicen, o la configuración y situación de los cables eléctricos en la misma.
En la mayoría de los electrodomésticos utilizados, los campos eléctricos no suelen ser mayores de 500 V/m, en tanto que los campos magnéticos no sobrepasan, por lo general, los 150 μT. En ambos casos, estos niveles pueden ser bastante mayores a muy corta distancia, pero disminuyen
rápidamente al alejarse.
DESCRIPCIÓN DE UNA PLANTA FOTOVOLTAICA
Una planta fotovoltaica (FV) transforma directa e instantáneamente la energía solaren energía eléctrica sin utilizar combustibles. De hecho, la tecnología fotovoltaica se aprovecha del efecto fotoeléctrico, a través del cual algunos semiconductores "dopados" generan electricidad al ser expuestos a la radiación solar.
Los componentes principales de una instalación fotovoltaica son:
• Generador fotovoltaico: El componente elemental de un generador FV es la célula fotovoltaica, donde se lleva a cabo la conversión de la radiación solar a corriente eléctrica. La célula esta compuesta por una delgada capa de material semiconductor, normalmente silicio tratado, con un grosor de alrededor de 0,3 mm y una superficie de 100 a 225 cm2.
En el mercado se comercializan módulos fotovoltaicos compuestos por un conjunto de células. Los más habituales contienen 36 células en 4 hileras paralelas conectadas en serie, con un área comprendida entre 0,5 y 1 m2. Varios módulos conectados eléctricamente configuran cadenas o "strings", que son soportados por una estructura común que puede fijarse al suelo o a un edificio.
- Inversor: El sistema de acondicionamiento y control energético está formado por un inversor que transforma la corriente continua producida en los módulos FV en alterna y controla la calidad de la energía destinada a la red mediante diversos elementos electrónicos.
- Instalación de evacuación: Está formada por el conjunto de elementos de protección y circuitos eléctricos encargados de transferir la energía producida en la instalación fotovoltaica a la red de distribución eléctrica. La interconexión con la misma puede ser realizada, tanto a niveles de baja tensión como en alta tensión, necesitándose, en este último caso, una infraestructura de transformación adecuada.
PROCEDIMIENTO DE MEDIDA
La Norma UNE 215001 de diciembre de 2004 establece los procedimientos normalizados para la medida de los campos eléctricos y magnéticos a frecuencia industrial producidos por las líneas eléctricas de alta tensión. Dada la ausencia de procedimiento reglado para la medida de los mismos en baja tensión, seguiremos, en lo posible, lo propuesto para dichas líneas.
Para las medidas del campo eléctrico, se han realizado de forma que la distancia entre el medidor y los objeto, fuese al menos el triple de la altura del objeto. La intensidad de campo eléctrico (expresada en V/m) se ha medido a la altura de un metro sobre el nivel del suelo.
Se han tomado medidas cada 10 s durante un periodo de 6 minutos y se ha registrado como resultado el valor promedio y el máximo del campo. En nuestro caso todas las lecturas de un mismo punto son prácticamente constantes, siendo la diferencia entre ambos valores menos de un 2%.
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En cuanto a la medida del campo magnético, el efecto proximidad es muy acentuado, por lo que el operador se ha situado a más de 2,5 metros de distancia del dispositivo de medida. Para ello, se ha empleado una sonda con transmisión por fibra óptica de forma que operador y |
registrador, durante el proceso de medida, se encuentren en todos los casos a una distancia suficiente del sensor.
Para los objetos que contienen materiales magnéticos o conductores, se ha mantenido una distancia al medidor no inferior a un metro y a una altura de un metro sobre el nivel del suelo. Dichas medidas expresarán la resultante del campo magnético en micro Teslas (μT). Se han tomado medidas durante un periodo de 30 segundos y se ha dado como resultado el valor promedio y el máximo del campo. En nuestro caso todas las lecturas de un mismo punto son prácticamente constantes, siendo la diferencia entre ambos valores menos de un 2%.
Con respecto a la influencia de las condiciones ambientales, no se ha adoptado corrección ninguna, al mantenerse la temperatura ambiente prácticamente constante en el entorno de 23ºC.
LECTURAS Y MEDICIONES
Se han considerado como posibles focos generadores de campos electromagnéticos cada uno de los elementos que componen la instalación fotovoltaica y que se relacionan con anterioridad.
En primer lugar se llevaron a cabo mediciones de campos eléctricos en cada uno de los focos, obteniéndose valores muy bajos, inferiores a 0,3 V/m, a pesar de que en algunos elementos de la instalación existen tensiones de baja tensión en el entorno de1.1 V.
En cuanto a las mediciones del Campo Magnético, las lecturas medias obtenidas son las siguientes:
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Zonas de módulos fotovoltaicos |
15 µT |
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Zonas de equipos inversores |
21 µT |
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Circuitos de evacuación |
12 µT |
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Cuadros Generales de Distribución (AC) |
45 µT |
CRITERIOS DE VALORACIÓN
La complejidad que representa este tipo de contaminante físico, así como el gran número de factores a tener en cuenta, hacen difícil el establecimiento de unos valores límite de exposición. En España, no se dispone de legislación específica que establezca niveles de exposición de referencia a Campos Electromagnéticos (CEM), al menos hasta que no se realice la transposición de la Directiva 2004/40/CE, que se prevé sea a lo largo de este año 2012.
Los criterios de valoración más reconocidos son los expuestos en las guías que publica el organismo ICNIRP (International Commission on Non-lonizing Radiation Protection) que es una comisión internacional de expertos creada en 1992, procedente del IRPA (International Radiation Protection Association).
Con respecto a la limitación a la exposición a campos electromagnéticos alternos y estáticos cabe destacar la publicación del documento por parte de la ICNIRP “Directrices para limitar la exposición a los Campos Eléctricos, Magnéticos y Electromagnéticos variables con el tiempo (hasta 300 GHz)”.
El principal objetivo de este documento es establecer directrices para limitar la exposición a campos electromagnéticos que permitirán proteger a las personas contra los efectos adversos para su salud. Un efecto adverso para la salud se considera aquel que produce un deterioro apreciable de la salud en los individuos expuestos o en su descendencia. Se detallan en dicho documento los niveles de referencia para exposición a campos eléctricos y magnéticos para público y trabajadores:
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Niveles de referencia |
Trabajadores |
Público |
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Frecuencia 50Hz |
10 kV/m500 µT |
5 kV/m100 µT |
En cuanto a las normas y recomendaciones más exigentes que establecen límites y standards para campo magnético en baja frecuencia, son de destacar las siguientes:
- Recomendación del NCRP (National Council on Radiation Protection & Measurements USA). Propone como máximo para exposiciones prolongadas de seres humanos, un valor de 1 μT.
- Recomendación AGNIRHPA (Health Protection Agency – UK) Propone como máximo para exposiciones prolongadas de seres humanos, un valor de 0,4 μT.
CONCLUSIONES
A la luz de las mediciones de CEM realizadas en diversas plantas fotovoltaicas ubicadas en cubiertas de edificios y su comparación con los niveles de exposición recomendados en la reglamentación existente, podemos extraer las siguientes conclusiones:
1.- Los valores obtenidos de campo eléctrico son muy bajos, inferiores a 0,3 V/m, lo cual significa un 6x10-3% del máximo legal en España.
2.- Los valores medidos de campo magnético, en general, están por debajo de las recomendaciones establecidas por organismos internacionales, especialmente las indicadas por la ICNIRP y contemplada en la Directiva 2004/40/CE de la Unión Europea.
Ahora bien, cabe destacar valores ligeramente importantes en las inmediaciones de los cuadros eléctricos de alterna de algunas plantas fotovoltaicas, especialmente de aquellas con potencias instaladas elevadas.
Las medidas preventivas recomendables son de carácter organizativo, tratando no ubicar ningún puesto de trabajo de manera permanente en la zona de influencia de este campo magnético. En caso de imposiblidad de adoptar esta solución se podría plantear una medida técnica como el apantallamiento de la zona considerada mediante placas de tecnología híbrida realizadas a base de materiales de alta permeabilidad magnética y alta conductividad para concentrar en ellas las líneas de campo.
REFERENCIAS
1. Directiva 2004/40/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 2004, sobre las disposiciones mínimas de seguridad y de salud relativas a la exposición de los trabajadores a los riesgos derivados de los agentes físicos (campos electromagnéticos). Diario Oficial no L 159 de 30/ 04/2004 y corrección de errores, Diario Oficial no L 184 de 24/05/2004.
- 2. Martin, C. (1993) Campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja. INSHT.
- 3. San Martín, D. NTP 698: Campos electromagnéticos entre 0 Hz y 300 GHz: criterios ICNIRP para valorar la exposición laboral. INSHT.