e-ISSN: 1390-5902
CEDAMAZ, Vol. 15, No. 1, pp. 27–35, Enero–Junio 2025
DOI: 10.54753/cedamaz.v15i1.2436
Optimización de diseño de mallas a tierra a través del análisis de la
resistividad del suelo: Una investigación integral para el sector de Sangolquí
Optimization of the design for ground grid systems through the analysis of soil
resistivity: A comprehensive investigation for the sector of Sangolqui
Flavio Barbosa1,*, Santiago Pérez1y Kevin Avilés1
1Carrera Gestión de mantenimiento y eficiencia Energética, ISTER, Loja, Ecuador, flavio.barbosa@ister.edu.ec,
santiago.perez@ister.edu.ec, kevin.aviles@ister.edu.ec
*Autor para correspondencia: flavio.barbosa@ister.edu.ec
Fecha de recepción del manuscrito: 11/02/2025 Fecha de aceptación del manuscrito: 21/04/2025 Fecha de publicación: 30/06/2025
Resumen—El diseño adecuado de las mallas a tierra es fundamental para garantizar la seguridad y eficiencia de las instalaciones eléctricas,
especialmente en zonas con alta variabilidad geológica. Este estudio se centra en el análisis y optimización de las mallas a tierra en el sector
de Sangolquí, Ecuador, considerando los estándares de las normas IEEE 81 y NEC. Se utilizó el método Wenner (Alpha) para medir la
resistividad del suelo y se aplicaron técnicas avanzadas para el modelado del terreno y la optimización de diseño. Las mediciones realizadas
en sesenta ubicaciones estratégicas reflejan una resistividad del suelo variable entre 45,76 ·m y 109,32 ·m. A partir de estos datos se
calcularon configuraciones óptimas de mallas a tierra, logrando reducir la resistencia por debajo de los 25 requeridos por las normativas
internacionales. Además, se evaluaron distintos materiales y configuraciones para optimizar costos y eficiencia. Este trabajo contribuye
significativamente a la mejora de la seguridad eléctrica en instalaciones residenciales, proporcionando un enfoque práctico y normativo
para el diseño de sistemas de puesta a tierra en regiones con características geológicas diversas.
Palabras clave—Mallas de tierra, Resistividad del suelo, Wenner, Optimización, Sangolquí.
Abstract—The proper design of grounding systems is essential to ensure the safety and efficiency of electrical installations, especially
in areas with high geological variability. This study focuses on the analysis and optimization of grounding systems in the Sangolquí area,
Ecuador, considering the standards of IEEE 81 and NEC regulations. The Wenner (Alpha) method was used to measure soil resistivity, and
advanced techniques were applied for terrain modeling and design optimization. Measurements taken at sixty strategic locations reflect soil
resistivity ranging from 45.76 ·m to 109.32 ·m. Based on this data, optimal grounding system configurations were calculated, achieving a
resistance below the 25 required by international standards. Additionally, various materials and configurations were evaluated to optimize
costs and efficiency. This work significantly contributes to enhancing electrical safety in residential installations, providing a practical and
regulatory approach for the design of grounding systems in regions with diverse geological characteristics.
Keywords—Grounding systems, Soil resistivity, Wenner, Optimization, Sangolqui.
INTRODUCCIÓN
En l diseño de mallas a tierra es un aspecto crucial en la
seguridad de instalaciones eléctricas, ya que permite
la disipación segura de corrientes de falla y protege tanto a
personas como a equipos. La eficiencia de una malla a tierra
depende en gran medida de la resistividad del suelo, que varía
según factores geológicos, climáticos y estacionales (Salam
y cols., 2017; Sazali y cols., 2020). En muchos países en de-
sarrollo, los sistemas de puesta a tierra suelen ser deficientes,
lo que representa un riesgo significativo para la seguridad de
las instalaciones eléctricas (Oyeyemi y cols., 2022).
La resistividad del suelo desempeña un papel crucial en
el diseño de las mallas a tierra, ya que influye directamente
en el dimensionamiento, configuración y eficacia del sistema
(Zhou y collaborators, 2017). Una resistividad elevada pue-
de limitar la capacidad de disipación de corrientes de falla
al terreno, mientras que suelos de baja resistividad pueden
facilitar un diseño más eficiente y económico (Trifunovic y
Kostic, 2015).
Este estudio se enfoca en la optimización del diseño de
mallas a tierra en Sangolquí, Ecuador, considerando la va-
riabilidad del terreno y la aplicación de las normas IEEE 81
y NEC. Se propone un enfoque basado en el análisis deta-
llado de la resistividad del suelo y en la implementación de
estrategias de optimización para mejorar el desempeño de las
mallas a tierra. A través de la aplicación del método Wenner
(Alpha), reconocido por su precisión en la medición de resis-
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0. 27
OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE MALLAS A TIERRA BARBOSA et al.
tividad, se realizaron mediciones en diferentes puntos estra-
tégicos del sector. Este enfoque permitió generar un mode-
lo geoelectricista detallado, considerando variables como la
profundidad de las mediciones, el contenido de humedad del
suelo y las condiciones climáticas (Abdullah y cols., 2011;
Pazha y cols., 2019). Además, se siguieron los lineamientos
de la norma IEEE 81, que establece procedimientos estándar
para garantizar resultados fiables y replicables.
Sangolquí representa un caso de estudio interesante debi-
do a su ubicación geográfica y la variabilidad en los tipos
de suelo que se encuentran en la región. Estas características
hacen necesario un análisis detallado para garantizar que las
mallas a tierra cumplan con los requerimientos de seguridad
eléctrica establecidos por normativas internacionales, como
la NEC (Li y cols., 2008). Además, se busca aportar una guía
práctica para la mejora de las instalaciones eléctricas residen-
ciales en el país, donde la mayoría de los sistemas actuales no
cumplen con los estándares mínimos de seguridad (Senthil-
kumar, 2017).
Este trabajo no solo busca optimizar el diseño de las ma-
llas a tierra, sino también contribuir a una mejor comprensión
de las interacciones entre las propiedades del suelo y el de-
sempeño de los sistemas de puesta a tierra. Los resultados
de esta investigación tienen el potencial de ser aplicados a
nivel nacional y en otras regiones con características geoló-
gicas y climáticas similares, promoviendo así la adopción de
prácticas seguras y eficientes en el diseño de instalaciones
eléctricas (Yang y collaborators, 2001).
MATERIALES Y MÉTODOS
Las pruebas se llevaron a cabo en el sector de Sangolquí,
Ecuador. Las mediciones fueron definidas considerando la
altitud sobre el nivel del mar (msnm) y la geografía del área
de estudio. Se utilizó los siguientes materiales detallados en
la tabla 1(Sazali y cols., 2020).
Tabla 1: Detalles de materiales utilizados
Material Descripción
Telurómetro Se utilizó el comprobador de puesta a tierra
1625-2 GEO de Fluke.
Electrodos picas
de pruebas
Se utilizaron cuatro varillas metálicas de
acero galvanizado de 30 cm de longitud.
Cables de
conexión
Cables eléctricos con los debidos
terminales tanto para conexión con el
telurómetro como para los electrodos de
prueba. El equipo cuenta con cuatro
carretes de 60 m, 40 m, 30 m y 20 m.
Entre los métodos más empleados para el análisis de la
resistividad del suelo se encuentran los siguientes métodos
detallados con sus ventajas y desventajas en la tabla 2 (Oye-
yemi y cols., 2022).
Para el estudio se utilizó el método Wenner (Alpha), tam-
bién conocido como Wenner de cuatro polos, debido a la sim-
plicidad de la configuración, facilidad de interpretación de
los resultados, la resolución para variaciones de resistividad
y poseer una mayor sensibilidad a los cambios del terreno.
El procedimiento empleado sigue los lineamientos de la nor-
ma IEEE 81, que establece los criterios para la medición de
la resistividad del suelo y el diseño de sistemas de puesta a
tierra. Se detallan los pasos seguidos para la medición de re-
sistividad y el cálculo de la configuración óptima de la malla
a tierra en la tabla 3.
La disposición de los electrodos con el método designado
emplea un esquema de conexión utilizando cuatro electrodos
en una configuración sencilla de realizar y modificar, junto
con el equipo utilizado para las mediciones (Salam y cols.,
2017). Esta configuración se ilustra en la figura 1.
Fig. 1: Método de conexión para la medición de la resistividad del
suelo.
Para las mediciones se utilizaron cuatro electrodos de
prueba de 0.3 m de longitud, insertados verticalmente a una
distancia equidistante entre ellos. Se definió como bla longi-
tud de cada varilla y como ala separación entre las varillas
de prueba (Abdullah y cols., 2011). La metodología incluyó
mediciones en direcciones norte–sur, este–oeste y diagonal.
Las distancias de prueba (a) fueron de 4, 6 y 10 m. Se empleó
el telurómetro Fluke 1625-2 para inyectar corriente entre las
varillas de prueba 1 y 4. La diferencia de potencial se midió
entre las dos varillas internas (2 y 3), como se indica en la
figura 1, dado que el telurómetro emplea estos valores para
calcular la resistencia de la tierra.
Las mediciones se realizaron conforme a la normativa
IEEE 81, la cual establece los procedimientos adecuados pa-
ra determinar la resistividad del suelo. La metodología segui-
da se ilustra en la figura 2 (Zhou y collaborators, 2017).
Fig. 2: Mediciones de resistencia del terreno.
Las mediciones se realizaron en tres direcciones: norte–
sur, este–oeste y en diagonal. En cada caso, los valores de a
fueron de 4, 6 y 10 m, permitiendo obtener un total de nue-
ve mediciones por punto de muestreo (Trifunovic y Kostic,
2015).
Se recopilaron datos de resistencia y resistivi-
dad del terreno en el sector de Sangolquí, Ecuador
(0,33405,78,45217). Se seleccionaron sesenta ubicacio-
nes estratégicas, tomando en consideración el tipo de suelo
determinado por el mapa geológico del Ecuador, datos del
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Tabla 2: Comparación entre métodos para la medición de resistividad del suelo
Método Ventajas Desventajas
Schlumberger Fácil instalación, requiere menor cantidad de
conductor al mover los electrodos de corriente.
Da una sensibilidad menor a variaciones locales y
cuenta con una interpretación más compleja.
Half–Schlumberger Utiliza menos cantidad de conductor que el
método de Schlumberger completo; es más
efectivo en terrenos irregulares.
La precisión en la medición es menor que el
método completo.
Wenner (Alpha) Fácil instalación y método de cálculo; se logra
una alta sensibilidad a posibles cambios de
resistividad.
Se requiere un mayor espacio para poder realizar
mediciones a mayor profundidad.
Wenner (Beta) Se adapta mejor a terrenos con geometría
irregular, con una instalación similar al Wenner
(Alpha).
Más complejo que Wenner (Alpha) por la
configuración de las picas; menor uso dentro de
las normativas estándar.
Pole–Pole Mayor profundidad de medición con menos
espacio.
Posee una alta influencia a los efectos de borde y
alta probabilidad de ruido por objetos metálicos
en el terreno.
Tabla 3: Procedimiento para la medición del terreno
Pasos Descripción
Preparación del sitio Se debe seleccionar un área representativa, evitando cualquier interferencia del sector y asegurar
condiciones naturales del suelo.
Disposición de electrodos de
prueba
Se colocan los electrodos en línea recta con una separación equidistante (a); el valor de afue 4, 8
y 10 m para obtener una profundidad adecuada del suelo.
Conexión del equipo de medición Se aplica una corriente a una frecuencia de 111 Hz con un voltaje de 42 V. Este paso se realiza
para cada una de las distancias y direcciones de a.
Cálculo de la resistividad Se aplica la ecuación de Wenner para obtener la resistividad aparente, junto con el descarte de
datos aplicando Gauss.
Análisis de resultados Se repiten las mediciones con los valores de 4 m, 8 m y 10 m, se grafican los resultados y se
analiza la estratificación del suelo.
Registro de datos Se registran las condiciones ambientales, ubicación y se presentan valores obtenidos con una
interpretación.
Instituto Geográfico Militar y la altura sobre el nivel del
mar. La tabla 4 resume el número de lugares considerados
en función del intervalo de alturas.
Tabla 4: Número de datos según la altura sobre el nivel del mar
No. Rango
mínimo
[msnm]
Rango
máximo
[msnm]
Número de lugares
1 2463 2481 1
2 2481 2500 9
3 2500 2529 11
4 2519 2538 11
5 2538 2557 9
6 2557 2575 8
7 2575 2594 4
8 2594 2613 5
9 2613 2632 2
Los puntos de medición se ilustran en la figura 3. Poste-
riormente, los datos obtenidos fueron procesados siguiendo
un algoritmo específico para su análisis y tratamiento, como
se muestra en la figura 4.
Se evaluaron diferentes configuraciones de mallas consi-
derando la distribución de electrodos y conexiones, los tipos
de materiales conductores de cobre y la profundidad y sepa-
ración óptima de electrodos. El objetivo de la optimización
fue minimizar la resistencia de la malla sin incrementar cos-
tos excesivamente.
RESULTADOS
La medición de la resistencia del terreno es una práctica
no destructiva. Los métodos empleados son sencillos y am-
pliamente utilizados, lo que los hace adecuados para diversas
aplicaciones. La incorporación de la tomografía en el análisis
de la resistividad eléctrica permite obtener características del
suelo de manera más rápida y precisa en términos de profun-
didad y distancia (Ho, 2008).
El modelo de resistividad aparente actual se basa en rela-
ciones empíricas para estimar el perfil de resistividad en fun-
ción de la profundidad. Sin embargo, estas relaciones pueden
presentar imprecisiones debido a factores como la variabi-
lidad del suelo, el contenido de humedad, la temperatura y
otros parámetros geológicos. Además, los resultados pueden
fluctuar en función de la distancia horizontal, lo que puede
comprometer la exactitud de las mediciones, especialmente
en suelos superficiales (Abdullah y cols., 2011).
La influencia de la variabilidad del suelo, el contenido de
humedad, la temperatura y otros parámetros geológicos si-
gue siendo un desafío en la obtención de mediciones preci-
sas. Estas limitaciones deben considerarse al interpretar los
datos de resistividad del terreno, ya que pueden afectar sig-
nificativamente la confiabilidad de los resultados obtenidos
(Senthilkumar, 2017).
Para el cálculo de la resistividad del terreno se empleó la
ecuación (Yang y collaborators, 2001):
ρ=2πaR,(1)
29
OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE MALLAS A TIERRA BARBOSA et al.
Fig. 3: Puntos de medición en el sector de Sangolquí.
donde ρes la resistividad del terreno [·m],ala distancia
de separación entre las picas de prueba [m]yRla resistencia
del terreno []obtenida mediante el telurómetro.
Los datos provienen de las sesenta ubicaciones mostradas
en la figura 3; sin embargo, se presentan únicamente los pun-
tos representativos de las áreas más densamente pobladas, ya
que en estas ubicaciones se reflejan de manera más conci-
sa las condiciones generales del sector y permiten una mejor
evaluación del comportamiento de las diferentes configura-
ciones de los sistemas de puesta a tierra. La tabla 5 resume
estos datos.
Los valores obtenidos mostraron una gran variabilidad,
con resistividades entre 45.76 ·m y 109.32 ·m, lo que con-
firma la necesidad de un diseño adaptable según la zona. Se
presentan los datos obtenidos y su comparación con estudios
previos y estándares internacionales.
El diseño de la malla de tierra se enfoca en alcanzar una
resistencia inferior a 25 , conforme a los requisitos estable-
cidos por la NEC. Para ello se emplean las ecuaciones defi-
nidas en la norma IEEE 81, las cuales permiten una correcta
configuración y dimensionamiento de la malla de tierra (De
Electricidad Evaluación y cols., 2023). Se consideró el uso
de un cable desnudo de cobre #2 AWG para el diseño de la
malla a tierra y una corriente de corto circuito de 10 kA, dado
que es la capacidad máxima que puede soportar un interrup-
tor termomagnético residencial, según normativas vigentes.
Las ecuaciones para el cálculo de la resistencia de diferen-
tes configuraciones de mallas se resumen en la tabla 6. En
cada caso, se emplearon imágenes ilustrativas de las configu-
raciones para facilitar la interpretación.
Donde ρes la resistividad del terreno [·m],ael radio de
la varilla [m],Lla longitud de la varilla [m],Sla separación
entre las varillas [m]yRla resistencia de la malla [].
A continuación, se muestra en la figura 5 la variación de la
resistencia de puesta a tierra calculada en los distintos puntos
del sector de Sangolquí. Este gráfico refleja cómo la resisten-
cia del suelo y las características de las diferentes configura-
ciones del sistema de puesta a tierra afectan a la eficiencia de
la resistencia.
Se realizaron simulaciones y análisis de configuraciones
de mallas utilizando las ecuaciones establecidas en la norma
IEEE 81. Los resultados indican que la configuración de dos
varillas de 1.8 m, separadas por 2 m, es suficiente para cum-
plir con la resistencia máxima permitida de 25 en el 90%
de los casos evaluados.
La validación del sistema de puesta a tierra se logra al de-
mostrar que en las configuraciones presentadas el valor del
GPR se mantiene por debajo del voltaje de paso, cumplien-
do de esta manera con los criterios de seguridad establecidos
según la normativa de la IEEE Std 80 (of Electrical y Engi-
neers, 2013). Se emplearon las siguientes ecuaciones:
GPR =IGRg,(2)
Ib=0,166
ts
,(3)
Etouch =IbRb+1,5ρ,(4)
Estep =IbRb+6ρ,(5)
donde IGes la corriente de falla a tierra (10 kA), Rgla resis-
tencia de la puesta a tierra [],Ibla corriente de falla por el
cuerpo humano para una persona de 50 kg, tsel tiempo de
duración de la falla (0.5 s), Rbla resistencia del cuerpo hu-
mano (1000 ), ρla resistividad del terreno [·m],Etouch el
voltaje de toque y Estep el voltaje de paso.
En las figuras 6–9 se presentan los resultados obtenidos a
partir de los modelos de puesta a tierra. Las figuras muestran
las variaciones que se encuentran dentro del GPR en relación
con los voltajes de paso y de toque, destacando las diferen-
cias entre los modelos propuestos.
DISCUSIÓN
Dentro del estudio de las mallas de puesta a tierra desa-
rrollado en este documento se logró determinar la resistivi-
dad del suelo en el sector de Sangolquí y, como resultado, la
resistencia de la malla de puesta a tierra de acuerdo con el
número y configuración de las varillas, enfocado en el sector
residencial.
Según la normativa del NEC, la IEEE Std 80 especifica
que para el sector residencial la resistencia máxima debe ser
de 25 , y para el sector de Sangolquí en un 90% de los casos
se logra con la instalación de dos varillas de copperweld de
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Fig. 4: Algoritmo para el modelado del suelo y mallas a tierra.
1.8 m, 5/8 pulgadas de diámetro y una separación entre de
2 m, proporcionando una solución adecuada para construc-
ciones de viviendas y garantizando una correcta instalación
de los sistemas de puesta a tierra.
Para la verificación de las soluciones propuestas se reali-
el cálculo de un escenario de accidente mediante circuitos
equivalentes, en donde se consideró el voltaje de toque y de
paso mayor al GPR, tomando como referencia a una persona
de 50 kg. Dado que el estudio está enfocado al área residen-
cial, se contempló la presencia de niños dentro de las insta-
laciones eléctricas que pueden hacer contacto con elementos
eléctricos conectados a tierra.
Se evaluó el comportamiento de los sistemas de puesta a
tierra en diferentes configuraciones mediante el análisis del
GPR, voltaje de toque y de paso, comparando tres escena-
rios. Los resultados muestran que la configuración de una
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OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE MALLAS A TIERRA BARBOSA et al.
Tabla 5: Datos de la resistividad de los terrenos objetivos en Sangolquí
Punto de medición Gráfico resistencia vs distancia Resistividad
[·m]
Coordenadas decimales Altura [m] Profundidad
[m]
Parque Turismo 47.83 0,32693,78,45074 2500 4.95
Parque San Sebastián 45.76 0,33058,78,44515 2517 8.038
Complejo turístico La
Cascada
109.32 0,34314,78,42846 2568 3.055
Quinta Lomalta 51.30 0,36308,78,43173 2645 2.015
Centros Médicos Cruz
Roja Sangolquí
53.86 0,33187,78,45026 2502 2.266
sola varilla presenta el mayor valor de GPR, logrando alcan-
zar valores de hasta 500 V en algunos puntos de medición.
Esto representa un riesgo considerable en los sectores resi-
denciales, donde se pueden producir accidentes por contacto
directo con elementos eléctricos; además, en algunos casos
los voltajes de paso muestran valores cercanos a los 300 V,
lo cual excede los límites de seguridad establecidos según la
normativa de la IEEE Std 80.
Al aumentar el número de electrodos a dos varillas con
una separación menor que la longitud de la varilla se observa
una reducción significativa del GPR, con valores inferiores
a 150 V, lo que muestra una mejora en la eficiencia de la
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Tabla 6: Ecuaciones para el cálculo de la resistencia de la malla de puesta a tierra
Tipo Nombre Fórmula
Una varilla R=ρ
2πLln 4L
a1
Dos varillas (S>L)R=ρ
4πLln 4L
a1+ρ
4πS1L2
3S2+2L4
5S4
Dos varillas (S<L)R=ρ
4πLln 4L
a+ln 4L
S2+S
2LS2
16L2+S4
512L4
Tres varillas en forma de triángulo R=
ρ
6πLln 2L
a+ln 2L
S+1,071 0,209 S
L+0,238 S2
L20,054 S4
L4
Fig. 5: Resistencia de las mallas a tierra.
Fig. 6: Distribución del GPR, voltaje de toque y voltaje de paso con una varilla de puesta a tierra.
disipación de la corriente de falla. Aunque los voltajes de
paso y pico presentan en algunos puntos valores elevados, la
disminución del GPR contribuye a una reducción importante
del riesgo general en una instalación residencial.
De igual manera, analizando la configuración con dos va-
rillas pero con una distancia de separación mayor a la longi-
tud de la varilla, se observa una reducción del GPR similar
a la configuración anterior, aunque con valores alrededor de
250 V en contraste con los 150 V obtenidos anteriormente.
No obstante, estos valores se mantienen dentro de los límites
que establece la normativa vigente.
La mejor respuesta del sistema se presenta con la configu-
ración de tres varillas, en donde el GPR no supera los 100 V
en la mayoría de los puntos y tanto los voltajes de paso como
de toque son mucho más estables y uniformes en los diferen-
tes puntos. Esta configuración permite una mejor distribución
del potencial eléctrico del terreno, lo que implica una mejora
sustancial en la seguridad de los sistemas de puesta a tierra.
Se destaca que en las configuraciones presentadas los vol-
tajes de toque y de paso se mantienen en niveles relativa-
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OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE MALLAS A TIERRA BARBOSA et al.
Fig. 7: Distribución del GPR, voltaje de toque y voltaje de paso con dos varillas de puesta a tierra (S<L).
Fig. 8: Distribución del GPR, voltaje de toque y voltaje de paso con dos varillas de puesta a tierra (S>L).
Fig. 9: Distribución del GPR, voltaje de toque y voltaje de paso con tres varillas de puesta a tierra.
mente estables y por debajo del GPR, lo que indica que los
factores de seguridad frente a un contacto directo se han con-
siderado adecuadamente en los diseños analizados.
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CONCLUSIONES
El presente estudio sobre la optimización del diseño de
mallas a tierra mediante el análisis de la resistividad del suelo
en Sangolquí permite destacar la importancia de considerar
las variaciones geológicas y climáticas en la implementación
de sistemas de puesta a tierra. Los resultados obtenidos evi-
dencian que la resistividad del suelo en la región presenta va-
lores altamente variables, lo que subraya la necesidad de un
diseño personalizado de las mallas de tierra para garantizar
la seguridad y eficiencia de las instalaciones eléctricas.
La aplicación del método Wenner (Alpha) permitió obte-
ner mediciones precisas que facilitaron el modelado del com-
portamiento del terreno. A partir de estos datos se logró di-
señar mallas a tierra que cumplen con los estándares interna-
cionales, asegurando una resistencia menor a los 25 , con-
forme a la normativa NEC e IEEE 81.
Además, se destaca la importancia de la correcta selección
de materiales y configuraciones para reducir costos y optimi-
zar el desempeño del sistema de puesta a tierra. Se recomien-
da la aplicación de estas metodologías en otras regiones con
condiciones geológicas similares para mejorar la seguridad
eléctrica en instalaciones residenciales e industriales.
Finalmente, el estudio enfatiza la necesidad de actualizar
y reforzar las normativas locales sobre sistemas de puesta a
tierra, promoviendo la adopción de técnicas de medición y
diseño más precisas para garantizar instalaciones eléctricas
seguras y eficientes a nivel nacional.
El incremento de varillas de puesta a tierra permite una
mejora significativa en la seguridad del sistema eléctrico. El
diseño con tres varillas representa la mejor alternativa eva-
luada, ya que minimiza el GPR y estabiliza de mejor manera
los voltajes de paso y toque en las diferentes zonas, resul-
tando lo más adecuado para instalaciones residenciales con
presencia de personas vulnerables como niños y ancianos.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación fue posible gracias a los docentes del
Instituto Superior Rumiñahui, así como a un estudiante cuyo
apoyo fue fundamental.
CONTRIBUCIONES DE LOS AUTORES
Conceptualización: FB; metodología: FB y SP; análisis
formal: FB; investigación: FB y SP; recursos: FB y SP; re-
copilación de datos: SP y KA; redacción preparación del
borrador original: FB y SP; redacción revisión y edición:
FB y SP; visualización: FB; supervisión: FB y SP; adminis-
tración de proyecto: FB; adquisición de financiamiento para
la investigación: FB. Todos los autores han leído y aceptado
la versión publicada del manuscrito.
Flavio Barbosa: FB. Santiago Pérez: SP. Kevin Avilés:
KA.
FINANCIAMIENTO
El presente estudio fue financiado por el Instituto Su-
perior Rumiñahui, bajo resolución ISUISTER-INV-PRO-C-
000059.
REFERENCIAS
Abdullah, N., Marican, A. M. A., Osman, M., y Rahman,
N. A. A. (2011). Case study on impact of seasonal va-
riations of soil resistivities on substation grounding sys-
tems safety in tropical country. En 7th asia-pacific in-
ternational conference on lightning (pp. 150–154). doi:
10.1109/APL.2011.6111092
De Electricidad Evaluación, C., Método De Wenner, D.,
Schlumberger, Y., De Ejecución, T., Eficacia, Y., y Su,
E. N. (2023). Universidad politécnica salesiana sede
quito. Report. (Available from the Universidad Politéc-
nica Salesiana)
Ho, V. N. C. (2008). Formulas for calculating physi-
cal grounding resistance of grounding wire electric
pole system of high voltage transmission lines. En
Joint international conference on power system techno-
logy and ieee power india conference (pp. 1–6). doi:
10.1109/ICPST.2008.4745197
Li, J., Jin, W., Jin, Z., y Wang, F. (2008). Study on
measuring the grounding resistance of grounding grid
with short lead wire. En China international conferen-
ce on electricity distribution (pp. 1–4). doi: 10.1109/
CICED.2008.5211767
of Electrical, I., y Engineers, E. (2013). Ieee guide for safety
in ac substation grounding (ieee std 80-2013). Standard.
(ANSI/IEEE Std 80-2013)
Oyeyemi, K. D., Aizebeokhai, A. P., Metwaly, M., Omobu-
lejo, O., Sanuade, O. A., y Okon, E. E. (2022). As-
sessing the suitable electrical resistivity arrays for cha-
racterization of basement aquifers using numerical mo-
deling. Heliyon,8(5), e09427. doi: 10.1016/j.heliyon
.2022.e09427
Pazha, H., Muhammad, F. H., Agustina, R. D., y Wiratama,
R. (2019). The identification of hard bottom surfa-
ce structure using correlation of geoelectrical resistivity
methods and spt data as preliminary studies for laying
the foundation at passing cross sumatera toll road, south
lampung station. En Journal of physics: Conference se-
ries (Vol. 1155, p. 012007). doi: 10.1088/1742-6596/
1155/1/012007
Salam, M. A., Rahman, Q. M., Ang, S. P., y Wen, F. (2017).
Soil resistivity and ground resistance for dry and wet
soil. Journal of Modern Power Systems and Clean
Energy,5(2), 290–297. doi: 10.1007/s40565-015-0153
-8
Sazali, M. S., Wooi, C. L., Arshad, S. N. M., Wong, T. S.,
Abdul-Malek, Z., y Nabipour-Afrouzi, H. (2020). Study
of soil resistivity using wenner four pin method: Ca-
se study. En Ieee international conference on power
and energy (pecon 2020) (pp. 386–391). doi: 10.1109/
PECon48942.2020.9314400
Senthilkumar, R. T. (2017). Optimization of soil parameters
in multiple layers of ground structure. En Ieee pes asia-
pacific power and energy engineering conference (ap-
peec) (pp. 1–5). doi: 10.1109/APPEEC.2017.8308979
Trifunovic, J., y Kostic, M. (2015). An algorithm for esti-
mating the grounding resistance of complex grounding
systems including contact resistance. IEEE Transac-
tions on Industry Applications,51(6), 5167–5174. doi:
10.1109/TIA.2015.2429644
Yang, Y., y collaborators. (2001). Grounding system design
and analysis. Technical report. (Datos no disponibles;
citado como Yang et al., 2001)
Zhou, Y., y collaborators. (2017). Procedures for measuring
soil resistivity and designing grounding systems. Tech-
nical report. (Referenciado como Zhou et al., 2017 en
el manuscrito)
35