Una antena para la medición de campo eléctrico en baja frecuencia

Abstract

Los campos electromagnéticos son generados por fenómenos naturales, como por ejemplo, el campo natural de la tierra o el que se genera gracias a descargas atmosféricas, o por actividades humanas, tales como la energía eléctrica. Por esto, la incidencia de los campos electromagnéticos en la vida humana es cada vez más fuerte. Las personas pueden desarrollar condiciones adversas para su salud cuando se encuentran prolongadamente bajo los efectos de dichos campos. El Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) establece como obligatorias las mediciones del campo eléctrico en las zonas aledañas a líneas de transmisión y subestaciones en Colombia. Esto se hace con el fin de verificar que dichos componentes del sistema eléctrico cumplan con los límites admisibles de emisión que pueden soportar los humanos. Dicho esto, son necesarias las mediciones de los campos eléctricos para poder controlar y tomar medidas preventivas con respecto a los mismos. Con base en lo anterior, se propone el diseño y la construcción de una antena capaz de captar dichos campos eléctricos y mostrar su magnitud a través de elementos de medición. En este proyecto se procede a diseñar y construir una antena capaz de medir el campo eléctrico a bajas frecuencias, más específicamente cerca a líneas de transmisión de energía eléctrica, las cuales tienen una frecuencia de 60Hz. El propósito se logra con una antena de placas paralelas o, en otras palabras, un capacitor que almacena y reacciona frente al campo eléctrico de las líneas de transmisión y luego la señal generada por la antena pasa a un osciloscopio, el cual muestra la onda que recibe.

Electric fields are generated by natural phenomena, such as Earth's natural electric field or due to atmospheric discharges, or thanks to human activities, like it happens with electric current. Due to this, the incidence of electromagnetic fields in human lives is stronger each time. Humans can develop adverse conditions in their health when exposed to these fields for extended periods of time.

The RETIE (Spanish abbreviation for: Technical Regulations for Electrical Installations) establishes that the measurement of electric field in the zones near transmission lines and substations is mandatory. This is done in order to verify that said components of the electric system are in agreement with the allowable emission limits that humans can withstand.

According to what has been said beforehand, the design and construction of an antenna that is capable of capturing and showing the magnitude of electric fields using measurement elements. In this project, an antenna that is capable of measuring low frequency electric fields near electric energy transmission lines is designed and constructed, more specifically for use with 60 Hz fields. The objective is obtained with a parallel plates antenna, or in other words, a capacitor that is capable of storing and reacting to the electric field produced by the transmission lines and then transmit the generated signal to an oscilloscope, which shows the received waveform.