INSTITUTO TECNOLÓGICO

MARCELO QUIROGA SANTA CRUZ

CARRERA DE ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

PERFIL DE PROYECTO DE GRADO

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE

PUESTA A TIERRA PARA EL I.T.M.Q.S.C.

POSTULANTES: FREDDY HUANCA CONDORI

JÓSE LUIS MOLLO CALLE

TUTOR: Lic. Fernando Poma Macias

LA PAZ -BOLIVIA
2022
 INDICE
CAPITULO I: MARCO PRELIMINAR
1. Introducción
2. Formulación del Problema
2.1. Antecedentes
2.2. Planteamiento del problema
2.3. Sistematización del problema
2.3.1. Diagnostico
2.3.2. Pronostico
2.3.3. Control de pronostico
3. Justificación
3.1. Justificación teórica
3.2. Justificación practica
3.3. Justificación académica
4. Objetivos del Proyecto
4.1. Objetivo general
4.2. Objetivos específicos
5. Alcances y limites
5.1. Descripción de desarrollo
5.2. Descripción de funcionamiento
5.3. Limites
6. Factibilidad del proyecto
6.1. Factibilidad técnica
7. Metodología
8. Marco de referencia
8.1. Sistema de puesta a tierra
8.2. Función de un sistema de puesta a tierra
8.3. Objetivos de un sistema de puesta a tierra
8.4. Componentes de un sistema de puesta a tierra
9. Esquema Tentativo del proyecto
10. Cronograma de actividades
11. Costo estimativo del proyecto
BIBLIOGRAFIA
 DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
PARA EL I.T.M.Q.S.C

1. INTRODUCCION
El presente perfil está constituido por 11 acápites que intentan mostrar la
viabilidad del desarrollo del proyecto “Diseño e implementación de un sistema de
puesta a tierra para el I.T.M.Q.S.C”.
Partiendo de la descripción, planteamiento y sistematización del problema a fin de
precisar el problema que se pretende resolver; así mismo se justifica las razones
mas importantes que motivan su desarrollo.
Por otro lado, se definen los objetivos del proyecto, el alcance y sus limites a
objeto de enmarcar los resultados esperados a su conclusión.
También se describe la metodología o proceso de desarrollo, el esquema
tentativo del proyecto, el cronograma de actividades planificado y el costo
estimado del mismo.
Finalmente se espera que a partir de la aprobación del presente perfil se pueda
iniciar el desarrollo del proyecto hasta su finalización planificada.

2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

2.1. Antecedentes
La normativa técnica de instalaciones eléctricas tanto nacionales como
internacionales establecen la obligatoriedad de diseñar edificaciones con las
respectivas protecciones eléctricas denominadas Sistemas de Puesta a Tierra,
con la finalidad de salvaguardar y proteger al contingente humano, equipos
eléctricos y electrónicos, de corrientes transitorias peligrosas o producidas por
fallas de aislamiento
En el artículo 15 Puesta a Tierra del Reglamento Técnico de Instalaciones
Eléctricas de Colombia (RETIE) se establece que, toda instalación eléctrica
cubierta por el presente reglamento, excepto donde se indique expresamente lo
contrario, debe disponer de un Sistema de Puesta a Tierra (SPT), de tal forma que
cualquier punto del interior o exterior, normalmente accesible a personas que
puedan transitar o permanecer allí, no estén sometidos a tensiones de paso, de
contacto o transferidas, que superen los umbrales de soportabilidad del ser
humano cuando se presente una falla

2.2. Planteamiento del Problema

Los talleres y ambientes de formación técnica de la carrera de Electricidad

Industrial están compuesto de un total de 6 ambientes donde existen, maquinaria
educativa industrial como arcos de soldar, motores trifásicos industriales,
transformadores monofásicos y trifásicos, compresores, herramientas eléctricas
tal es el caso de amoladoras, taladros, dispositivos de eléctricos -electrónicos de
control como variadores de frecuencia, Controladores lógicos programables PLC;
también se cuenta con entrenadores programables SCADA y varios equipos de
computación donde se realizan simulaciones y uso de software especializado en
electricidad.

Todos estos equipos industriales, herramienta eléctrica, dispositivos de control

eléctrico y equipo de computación, cuentan con suministro eléctrico sin conductor
de protección eléctrica (PE) ya que el sistema eléctrico carece de un sistema de
puesta a tierra.

Por otra parte, también se hace evidente el incumplimiento de las normas técnicas
(NB 777) y recomendaciones de que el sistema eléctrico debe contar con
protección eléctrica para el resguardo de los equipos y personas que quedan
expuestos a corrientes de falla.

Esta falencia en el sistema eléctrico viene ocasionando un sin número de daños al

equipamiento eléctrico y electrónico debido al escaso control de las corrientes
transitorias y de fallas de aislamiento originando pérdidas económicas y la
posibilidad de producir daños a la integridad de los estudiantes y docentes que
recurren al uso de este equipamiento.
De lo expuesto, se plantea la necesidad de diseñar y construir un sistema de
puesta a tierra que permita controlar las corrientes transitorias y de fallas de
aislamiento que están ocasionando los inconvenientes mencionados cumpliendo
de esta manera con la normativa nacional vigente para este tipo de edificaciones.

2.3. Sistematización del Problema

2.3.1. Diagnostico
Como se mencionó en el apartado Planteamiento del Problema, la inexistencia de
un sistema de puesta a tierra produce daños a nivel de equipamiento eléctrico y
electrónico sin dejar de lado la posibilidad de afectar al personal administrativo,
docente y estudiantes, en base al estudio realizado a continuación se muestran las
posibles causas que produce la carencia de un sistema de protección eléctrica:

 Funcionamiento defectuoso de los equipos de taller

 Intermitencia e inestabilidad durante el funcionamiento de equipos
 Voltajes y corrientes transitorios que dañan los equipos
 Perdida de información por interrupción intempestiva
 Reseteo de equipos computacionales
 Carencia de protección eléctrica ante contactos directos accidentales
 Carencia de protección eléctrica ante contactos indirectos
 Degradación prematura de aislamientos
 Operación deficiente de interruptores de protección automática (int.
Termomagnéticos)
 Artefactos sometidos a corrientes anormales
 Incumplimiento de la Normativa NB777
 Pérdidas económicas por consumo excesivo

En anexos se muestra la técnica que se utilizo para identificar el problema central,

es decir mediante un Diagrama Causa -Efecto (DIAGRAMA ISHIKAWA)

Actualmente existe una amplia diversidad de sistemas de puesta a tierra acordes

a las necesidades dispuestas por el entorno, por lo que el presente perfil de
proyecto de grado pretende demostrar la factibilidad de llevar adelante la
construcción de del sistema de protección eléctrica mencionado.
 2.3.2. Situación Actual
De mantenerse la carencia de protección eléctrica en el sistema eléctrico en los
talleres de Electricidad Industrial del I.T.M.Q.S.C, se estima que los problemas
ocasionados en el equipamiento eléctrico y electrónico se incrementarán de forma
exponencial, así como el inminente riesgo de electrocución de las personas que
operan los equipos (docentes y estudiantes).

2.3.3. Corrección de la situación actual

Es por tanto necesario diseñar y construir un sistema de puesta a tierra para los
talleres de la carrera de Electricidad Industrial que permita controlar
adecuadamente el sistema eléctrico, reduciendo al mínimo los daños que podrían
ocasionarse por la falta de este tipo de sistema.

3. JUSTIFICACIÓN
3.1. Justificación Teórica

La Malla de la carrera de Electricidad Industrial, no cuenta con la asignatura

especifica de protecciones eléctricas, por lo que el desarrollo del proyecto
aportara la investigación teórica sobre una parte muy importante de las
protecciones de electricidad como son las protecciones de puesta a tierra.

3.2. Justificación Practica

1.- Un sistema de puesta a tierra es un tema de vital importancia en la actualidad

puesto que las normas establecidas para instalaciones eléctricas domiciliarias e
industriales en lo que respecta a protecciones eléctricas así lo exigen, con el
propósito de salvaguardar la integridad humana y de equipamientos eléctricos y
electrónicos.

2.- En vista de que los talleres de la carrera de Electricidad Industrial carecen de

un sistema de protección eléctrica, es necesario el diseño y construcción de un
nuevo sistema de puesta a tierra con características técnicas que garanticen una
protección adecuada y minimicen los riesgos que ocasionan las corrientes
transitorias peligrosas o producidas por falla de aislamiento.

3.-La instalación de un sistema de puesta a tierra es un tema complejo desde el

punto de vista de la resistividad de terreno que está dada por: su naturaleza,
humedad, temperatura, salinidad, estratigrafía, compactación, las variaciones
estacionales y de las dimensiones con que se cuenta para el montaje, en predios
de la carrera de Electricidad , es indispensable tomar en cuenta estos factores
para el diseño de la puesta a tierra siendo de gran importancia indagar
profundamente en el tema para conseguir los objetivos planteados.

3.3. Justificación Académica

En la ejecución del presente proyecto se aplicarán las bases teóricas y prácticas

de, Electricidad, Compuestos Químicos, Soldaduras Exotérmicas, Resistividad del
Terreno, y Protecciones Eléctricas.
De esta manera el estudio y la construcción de este proyecto permite abordar el
tema de protecciones eléctricas, conexiones eléctricas, evitar daños en equipos
eléctricos y electrónicos, y de esta manera cumplir con la presentación del
proyecto de grado demostrando los conocimientos adquiridos en el I.T.M..Q.S.C y
poder crecer profesionalmente.

4. OBJETIVOS DEL PROYECTO

4.1. Objetivo General

Diseñar y Construir un Sistema de Puesta a Tierra para la Protección Eléctrica de

los Talleres de la Carrera de Electricidad Industrial del I.T.M.Q.S.C.

4.2. Objetivos Específicos

 Determinar la resistividad del terreno en donde fue construido el
IT.M.Q.S.C para establecer las características técnicas del Sistema de
Puesta a Tierra.
 Diseñar y construir un Sistema de Puesta a Tierra unificado, conforme a las
normas y criterios técnicos actualizados para garantizar la corrección de los
inconvenientes identificados.
  Demostrar a través de mediciones la resistencia obtenida después del
proyecto
 Establecer los costos de la ejecución del proyecto

5. ALCANCES Y LIMITES

En este apartado se describe el alcance de la solución a ser implantada en los

talleres de la carrera de Electricidad Industrial conforme a los lineamientos
establecidos para el presente proyecto.

5.1. Descripción de desarrollo

El producto o solución esperada en el proyecto está delimitada por las siguientes

especificaciones:

Tabla 1 Recursos Disponibles para el desarrollo del proyecto

Características Descripción
La medición de este parámetro, permite establecer la
Resistividad del Terreno. capacidad que tiene el suelo para conducir la electricidad,
permitiendo establecer los lineamientos técnicos para la
solución esperada.
Es un conjunto conformado por una variedad de
elementos metálicos y/o químicos que permiten
Sistema de Puesta a Tierra normalizar la resistividad del terreno permitiendo mitigar
los riesgos ocasionados por la Tensión de contacto y la
Tensión de Paso.

5.2. Descripción de funcionamiento

El sistema de puesta a tierra estará provisto de Las siguientes características:

baja impedancia, gran capacidad de conducción de corrientes de falla y mínimo
mantenimiento, permitirán controlar la diferencia de potencial que en un momento
dado puede presentarse entre estructuras metálicas y la tierra por fallas de
aislamiento, mejorando la calidad del servicio eléctrico con la finalidad de proteger
a las personas y al equipamiento eléctrico y electrónico.

El diseño será de acuerdo a norma NB148005 y NB148009 (normas bolivianas) y

en atención a los siguientes objetivos:

a) El sistema de puesta a tierra de la instalación se diseñará y ejecutará con

el objetivo que en el conjunto de las instalaciones, edificio y superficie
próxima del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que,
al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de falla o las de
descarga de origen atmosférico.
b) El diseño y construcción del sistema de puesta a tierra, garantizara la
seguridad de las personas, considerando la máxima energía eléctrica que
puede soportar, dadas por las tensiones de paso, de contacto o
transferidas y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado
aisladamente.
c) El sistema de puesta a tierra cumplirá las siguientes funciones:
 Garantizar las condiciones de seguridad de los seres vivos, con
respecto al sistema eléctrico instalado.
 Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las fallas.
 Servir de referencia común al sistema eléctrico.
 Conducir y disipar con suficiente capacidad las corrientes de falla y
electrostática, y las corrientes en el conductor de protección a tierra sin
riesgos de sobreesfuerzos térmicos, termo mecánicos ni
electromecánicos peligrosos ni de choques eléctricos debidos a estas
corrientes.
d) Realizar una conexión de baja impedancia con la tierra y con puntos de
referencia de los equipos.
e) Constituir una puesta a tierra de servicio.
f) Los elementos metálicos que no forman parte de las instalaciones
eléctricas no serán incluidos como parte de los conductores del sistema de
puesta a tierra.
g) Se evaluará si la estructura del edificio puede ser conectada al sistema de
puesta a tierra para mantener la equipotencialidad del sistema, para lo
cual, se utilizarán los medios y elementos aprobados para ello.
 h) El sistema de puesta a tierra contará con un punto accesible de medición
que puede ser una cámara o caja de registro.
i) Se evaluará si se requiere solo una toma de tierra o si se requiere diseñar
una malla de tierra acorde con las normas NB777, NB148005 y NB148009.
j) Se analizará si el sistema de conexión de las redes de suministro emplea
transformador de distribución con el centro estrella conectado directamente
a tierra, que corresponde al esquema TT. Siendo que en este tipo
esquemas la corriente de falla entre un conductor de línea y una masa
tiene una intensidad inferior a la corriente de cortocircuito en el esquema
TN; no obstante, esta corriente puede dar lugar a la aparición de tensiones
peligrosas” (NB777, cap.8. Art, 8.3).
k) Se tomará en cuenta la norma NB 777 la Tabla 9.1 ver ANEXO XIV,, del
artículo 9.3, secciones mínimas de los conductores de protección
(conductores de aterramiento).
l) Una vez realizada la instalación del sistema, se verificará que la resistencia
a tierra no sea mayor a lo definido por la Norma NB 777.

5.3. Limites

El sistema de puesta a tierra será construido con el objetivo que en el conjunto de

instalaciones, edificio y superficie próxima del terreno no aparezcan diferencias de
potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las
corrientes de falla. No implica la construcción de un sistema de protección contra
tormentas eléctricas (pararrayos)

El sistema de puesta a tierra físicamente concluirá en el tablero de Distribución

general del sistema eléctrico actual, no se realizará la distribución conductores de
protección eléctrica (PE) hasta los artefactos o equipos de utilización. (esta fase
podría ejecutarse como complemento al presente proyecto).

6. FACTIBILIDAD DEL PROYECTO

6.1. Factibilidad Técnica
Técnicamente se dispone de los siguientes recursos:

 Equipo para medición de la resistividad del terreno (Telurómetro).

 Materiales de gran calidad y fácil acceso en el mercado (Varillas Copperweld,
Cable, Compuestos químicos para mejorar el terreno).
 Buen manejo de la soldadura exotérmica.
 Personal Técnico Capacitado (bajo asesoramiento del tutor)

7. METODOLOGIA

Para alcanzar los objetivos descritos, se describe a continuación la metodología a

emplear:

a) Levantamiento de información preliminar

Con el fin de evaluar el estado, condiciones y servicio de las instalaciones del

sistema eléctrico, en la primera parte se realizará un levantamiento de información
para lo cual se han propuesto los siguientes pasos:

 Inspección física del sistema eléctrico, para determinar características de

las mismas: Sistema de protección eléctrica (interruptores automáticos),
ubicación de cargas importantes, numero de tableros generales y de
distribución etc.
 Verificación de espacios físicos para la localización del S.P.T.

b) Análisis de factores para el diseño

Los parámetros para desarrollar el proyecto son los siguientes:

 Mediciones y operaciones del terreno, para obtener valores de resistividad

pertinentes para el cálculo.
 Cálculo y configuración de electrodos, número de varillas, sección y
longitud del conductor, valor del sistema de puesta a tierra.
  Mejoramiento del valor de la resistencia de puesta a tierra mediante
tratamiento químico (si corresponde)
 Verificación de la tensión de paso y contacto

c) Construcción e Instalación

Los pasos para realizar la construcción e instalación son los siguientes:

 Preparación del sitio

 Instalación de los electrodos
 Medición de la resistencia de puesta a tierra de cada electrodo
 Tratamiento químico del sistema
 Tendido de cable
 Soldadura exotérmica entre el cable y electrodos
 Instalación de la caja de distribución
 Medición de la resistencia de puesta a tierra obtenida final.
 Cimentación y colocado de cajas de revisión para cada electrodo.

8. MARCO DE REFERENCIA
8.1. Sistema de Puesta a Tierra

Según la norma IEEE un sistema de puesta a tierra se define como “Una conexión
conductora, ya sea intencional o accidental, por medio de la cual un circuito
eléctrico o equipo se conecta a la tierra o a algún cuerpo conductor de dimensión
relativamente grande que cumple la función de la tierra” .

Se puede decir que un sistema de puesta a tierra se fundamenta en la conexión

de equipos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar daños al equipamiento en
caso de una corriente transitoria peligrosa, es decir, el objetivo principal de un
sistema de puesta a tierra es el de brindar seguridad a las personas y proteger las
instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta
operación de los dispositivos de protección.

8.2. Función de un Sistema de Puesta a Tierra

La función de un sistema de puesta a tierra de una instalación eléctrica es, forzar

la derivación al terreno de las corrientes de cualquier naturaleza que se puedan
originar tales como: corrientes de defecto, bajo frecuencia industrial, por fallas de
aislamiento, o debida a descargas atmosféricas.

8.3. Objetivos de un Sistema de Puesta a Tierra

Entre los principales objetivos de un sistema de puesta a tierra tenemos:

 Brindar seguridad a las personas.

 Limitar la diferencia de potencial (d.d.p) que en un momento dado puede
presentarse entre estructuras metálicas y tierra por fallas de aislamiento.
 Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y
garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.
 Limitar las sobre tensiones internas (de maniobra- transitorias y temporales)
que pueden aparecer en la red eléctrica en determinadas condiciones de
explotación.
 Disipar la corriente asociada a descargas atmosféricas y limitar las sobre
tensiones generadas.
 Mejorar la calidad del servicio.
 Disipar las cargas estáticas a tierra.

Para asegurar el cumplimiento de lo antes mencionado es muy importante que un

sistema de puesta a tierra tenga una baja impedancia, de modo que se convierta
en el camino más fácil a seguir por la corriente y de esta manera no se produzca
un aumento de voltaje excesivo.

8.4. Componentes de un Sistema de Puesta a Tierra

Un sistema de puesta a tierra está constituido por uno o varios electrodos
enterrados (según lo requiera el sistema), y conductores metálicos llamados las
líneas de tierra, estos conductores conectan los electrodos a los equipos
eléctricos que deban quedar puestos a tierra.
Los electrodos y conductores metálicos son los elementos más importantes de un
sistema de puesta a tierra, sin embargo, existen otros elementos que son
necesarios para la correcta instalación del sistema.
Los componentes de un sistema de puesta a tierra son:

 Conductor de puesta a tierra de los equipos.

 Conductor del electrodo de puesta a tierra.
 Electrodos.
 Conectores.
 Soldadura exotérmica.
 Compuestos químicos.
 Barra de aterramiento.
 Caja de conexión.

9. ESQUEMA TENTATIVO DEL PROYECTO

Capítulo I
 Marco preliminar: Antecedentes de la investigación del proyecto

Capitulo II
 Marco Teórico: Recopilación de información referida a Sistemas de puesta a
tierra de protección eléctrica.
Capitulo III
 Marco Aplicativo: Diseño y construcción del Sistema de puesta a tierra de
protección eléctrica
Capitulo IV
 Conclusiones y Recomendaciones
 10. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Meses Agosto Septiembre Octubre Noviembre
Actividades Semanas 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Elaboración del perfil de
x x
proyecto de Grado
Aprobación del perfil x
Elaboración del Marco Teórico
x
y referencial
- Estudio de las propiedades
x x
Eléctricas y físicas del lugar
- Diseño del Sistema de
x x x
electrodos de tierra
Construcción e Instalación del
x x x
Sistema de acuerdo al diseño
Análisis y pruebas del sistema x
de puesta a tierra construido
Presentación del proyecto x

Tiempo de ejecución: 12 semanas.

Periodo de ejecución: del 22 de agosto al 01 de noviembre de 2022

11. COSTO ESTIMATIVO DEL PROYECTO

1. MATERIALES                
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD PRECIO COSTO TOTAL

  JABALINA DE 5/8" 2.4 M       PZA 4,00 60,00 240,00

  BENTONITA 40 KG       PZA 8,00 180,00 1.440,00
  THOR GEL       PAQUETE 10,00 200,00 2.000,00
  TIERRA VEGETAL       M3 10,00 180,00 1.800,00
SOLDADURA EXOTERMICA
  115 G       PZA 5,00 45,00 225,00
  CABLE DESNUDO 1/0   ML 10,00 45,00 450,00
TOTAL MATERIALES 6.155,00
BIBLIOGRAFIA

Enlace Web:

 http://es.scribd.com/doc/115561329/Capitulo-II
 http://portalelectricos.com/retie/cap2art15.php
 http://plussuministros.com.mx/gem_cadweld.php
 http://dc184.4shared.com/doc/SoDP54Vc/preview.html
 http://patricioconcha.ubb.cl/eleduc/public_www/capitulo5/

Documentos:
 IEEE Std 80-2000
 Manual del Código Eléctrico Colombiano NTC
 GEDISA, Manual de Sistemas de Puesta a Tierra
 Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RITIE

Normas Bolivianas:

 Norma Boliviana “Diseño y Construcción de Instalaciones eléctricas

interiores en baja tensión” NB777
 SIB, Colegio de Ingenieros Electricistas y Electrónicos de Santa Cruz CIEE
SC “Guía práctica de Elaboración de proyectos de Instalaciones Eléctricas
Internas en Baja Tensión en Edificaciones en General”
 Norma Boliviana “Instalaciones Eléctricas-Sistema de Puesta a Tierra
(PaT)- Medición de la resistividad y la resistencia de puesta a tierra” NB
148008