Modelo del campo electromagnético en zona de servidumbre de líneas de transmisión en terrenos montañosos

Abstract

Este proyecto aborda la insuficiencia de los métodos convencionales para validar el campo electromagnético en condiciones topográficas irregulares, generando incertidumbres en la evaluación del campo electromagnético requerida por el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE). Se propone un modelo para calcular dicho campo en la zona de servidumbre de líneas de transmisión en terrenos irregulares, integrado en una herramienta computacional. Tras el estudio de tres alternativas, se seleccionó el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD), por su idoneidad para representar con precisión fenómenos electromagnéticos en terrenos montañosos.

La aplicación desarrollada permite evaluar los limites exposición que establece la normativa, los cuales están basados en organizaciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS) y las recomendaciones de la Comisión Internacional de Protección contra Radiaciones No Ionizantes (ICNIRP), en línea con el RETIE colombiano, que establece valores máximos para la intensidad de campo eléctrico y la densidad de flujo magnético.

Se diseñó un código personalizado que simula y analiza los campos eléctricos y magnéticos en función de la disposición de los conductores y las características del terreno. Se utilizó el perfil de elevación de terrenos irregulares para integrarlos en el código de diferencias finitas en el dominio del tiempo. Las pruebas realizadas validaron el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos en suelos irregulares, contrastando los resultados con predicciones teóricas y datos experimentales disponibles.

This project addresses the inadequacy of conventional methods for validating the electromagnetic field in irregular topographic conditions, which generates uncertainties in the evaluation of the electromagnetic field required by the Technical Regulation for Electrical Installations (RETIE). A model is proposed to calculate this field in the right-of-way areas of transmission lines in irregular terrains, integrated into a computational tool. After studying three alternatives, the finite-difference time-domain (FDTD) method was selected for its suitability in accurately representing electromagnetic phenomena in mountainous terrains.

The developed application allows the evaluation of exposure limits established by regulations, which are based on organizations such as the World Health Organization (WHO) and the recommendations of the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), in line with the Colombian RETIE, which sets maximum values for electric field intensity and magnetic flux density.

A custom code was designed to simulate and analyze electric and magnetic fields based on the arrangement of conductors and terrain characteristics. The elevation profile of irregular terrains was used to integrate them into the finite-difference time-domain code. The tests conducted validated the behavior of electric and magnetic fields in irregular terrains, comparing the results with theoretical predictions and available experimental data.