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VULH: Herramienta para Realizar Análisis de Vulnerabilidad Preliminares en
Emergencias Producidas por Derrames de Hidrocarburos
Ingeniero Jairo Alejandro Ayala Rico
Ingeniero Fabio Andrés Zambrano Lozano
Proyecto de grado en modalidad de monografía presentado para optar al título de:
Especialistas en Sistemas de Información Geográfica
Director
MSc. Sp. Ing. Salomón Ramírez Fernández
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Ingeniería Especialización en Sistemas de Información Geográfica
Bogotá D.C, Colombia
Octubre de 2016
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CONTENIDO
1. Introducción ............................................................................................................................ 3
2. Problema ................................................................................................................................. 5
3. Justificación ............................................................................................................................ 7
4. Alcance ................................................................................................................................... 9
4.1. Alcance temporal.............................................................................................................. 9
4.2. Alcance espacial ............................................................................................................... 9
4.3. Alcance técnico ................................................................................................................ 9
5. Objetivos ............................................................................................................................... 10
5.1. Objetivo general ............................................................................................................. 10
5.2. Objetivos específicos...................................................................................................... 10
6. Estado del Arte ...................................................................................................................... 11
6.1. Antecedentes .................................................................................................................. 11
6.2. Marco teórico ................................................................................................................. 12
7. Metodología .......................................................................................................................... 15
8. Resultados ............................................................................................................................. 17
8.1. Fase I: Análisis ............................................................................................................... 17
8.1.1. Casos de uso:........................................................................................................... 17
8.2. Fase II: Diseño ............................................................................................................... 18
8.2.1. Modelo de Clases .................................................................................................... 18
8.2.2. Modelo de Interacción ............................................................................................ 18
8.2.3. Arquitectura – Diagrama de Componentes ............................................................. 19
8.2.4. Arquitectura – Diagrama de despliegue .................................................................. 20
8.3. Implementación .............................................................................................................. 21
8.4. Pruebas ........................................................................................................................... 25
8.4.1. Prueba de Calidad ................................................................................................... 25
8.4.2. Prueba de usabilidad ............................................................................................... 28
9. Conclusiones ......................................................................................................................... 30
10. Referencias ......................................................................................................................... 31
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1. Introducción
El transporte de hidrocarburos por medio de ductos entre diferentes instalaciones de
procesamiento, almacenamiento o bombeo, es una práctica muy utilizada en países extractores de
petróleo como es el caso de Colombia, estos ductos permiten a las empresas operadoras del sector
petrolero trasladar el crudo en sus distintas etapas y distribuirlo de manera apropiada al modelo de
negocio establecido. Sin embargo sobre los ductos utilizados para esta actividad recaen ciertos
riesgos y amenazas que pueden derivar en la rotura de los mismos y como consecuencia de ello en
derrames de hidrocarburos, lo cual genera emergencias ambientales que deben ser atendidas por
personal especializado capacitado en labores de limpieza de la corteza terrestre y cuerpos de agua
y biorremediación de la corteza.
Por su composición química los hidrocarburos son tendentes a desencadenar determinados
eventos relacionados con la generación y propagación masiva de fuego, como llamaradas o chorros
de fuego. Las emergencias ocasionadas por derrame de hidrocarburos afectan sensiblemente el
medio ambiente de la zona de ocurrencia, no obstante no es el único entorno expuesto a daños, las
construcciones adyacentes, ya sean viviendas, infraestructura social, bienes de interés común o
instalaciones dedicadas a actividades productivas, agrupadas todas ellas, en el medio
socioeconómico, también son propensas a ser afectados por una emergencia de este tipo.
El presente documento expone las consideraciones realizadas y el desarrollo conceptual y
práctico para la construcción de la herramienta VULH, desarrollada como un plugin para el
software QGIS, la cual permite al usuario final simular la vulnerabilidad en la zona de ocurrencia
de una emergencia ambiental por derrame de hidrocarburos, determinar los elementos vulnerables
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del medio socioeconómico que se verían afectados dependiendo del sitio de rotura, y su ubicación
respecto al ducto.
Se describen trabajos anteriores que sirvieron como base conceptual para el desarrollo de la
herramienta y se definen los distintos elementos que hacen parte del problema que busca
solucionar el plugin y son necesarios para la comprensión del mismo. Con el fin de que la
herramienta cumpla con la funcionalidad y objetivos que se plantean, esta se encuentra soportada
en una metodología de desarrollo de software acorde a los requerimientos y está debidamente
descrita en cada fase.
Los resultados obtenidos en las fases de análisis, diseño, implementación y pruebas, son
expuestos de manera detallada para garantizar que la herramienta se desarrolló conforme a la
metodología planeada.
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2. Problema
La economía del país está determinada por el comportamiento de los diversos sectores
productivos y de servicios presentes en el mercado colombiano. El sector petrolero, compuesto
por la extracción, producción, transporte y distribución de los hidrocarburos es uno de los sectores
más importantes en el desarrollo del país. La bonanza petrolera ocurrida entre 1986 y 1999, periodo
en el cual se pasó de producir menos de doscientos mil barriles diarios hasta alcanzar los
ochocientos quince mil, incluyó al sector de hidrocarburos en el panorama de grandes aportantes
al PIB (Producto Interno Bruto). El petróleo, al lado del tradicional Café, se convirtió en una de
las principales fuentes generadoras de dinero para impulsar otras actividades económicas (Dinero,
2016) pero a cambio de un alto precio ambiental y social, muy poco mencionado públicamente y
que se pudo evidenciar en la gran emergencia presentada en el municipio de Tumaco durante el
año 2015, con los daños producidos y la pérdida de percepción de seguridad.
En la actualidad no existe una herramienta fácilmente accesible que permita identificar datos
usados por los consultores de riesgos y las entidades de ayuda, para ubicar de manera ágil sitios
vulnerables en caso de presentarse una emergencia por derrame de hidrocarburos, datos como la
abscisa y distancia de un sito de interés con respecto a un ducto son importantes para las entidades
mencionadas porque permiten al personal especializado tener una idea del potencial riesgo que
existe para determinado sitio, y ayudan al personal de socorro a prestar asistencia oportunamente,
dado que es más sencillo para las personas ubicar cierta abscisa que generalmente se encuentra
demarcada por un poste de abscisado, que una coordenada geográfica, que si bien es un dato mucho
más preciso, también genera una mayor dificultad su comprensión por parte de personal sin
demasiados conocimientos en temas geográficos. Conocer sí está corriendo un riesgo o no por la
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operación de un sistema de transporte de hidrocarburos es un derecho de los ciudadanos y más aún
si se está directamente afectado o tiene una alta probabilidad de afectación por una eventual
emergencia. Por otra parte, los encargados de mitigar los riesgos o atender las emergencias, sean
entidades públicas o privadas, institucionales o civiles, también pueden beneficiarse de un rápido
análisis de riesgo que permita identificar a priori, las concentraciones de peligro y así determinar
un correcto plan de acción.
Los análisis espaciales se realizan para ayudar a la toma decisiones frente a situaciones que se
presentan en la realidad. Esto se realiza como requisito de Ecopetrol y de la autoridad nacional de
licencias ambientales (ANLA) para garantizar una correcta operación en los sistemas de transporte.
No es muy frecuente que los resultados de los análisis se tengan siempre a la mano durante una
eventual emergencia por derrames o explosiones porque que la misma situación de emergencia no
concede tiempo para analizar a fondo estos estudios, o porque la temporalidad de los estudios hace
que lo plasmado en los resultados haya caducado y no corresponda a la realidad del momento de
la emergencia. Se quiere poner a disposición una herramienta (soportada en el software libre
QGIS) que, mediante análisis espaciales (proximidad), pocos parámetros (línea del ducto,
elementos o instalaciones cercanos y abscisa de rotura) y simbologías intuitivas, permita esbozar
la vulnerabilidad y realizar una clasificación de manera general de la posible afectación fruto de
una eventual emergencia.
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3. Justificación
La solución propuesta para determinar la vulnerabilidad de objetos adyacentes a infraestructura
dedicada a transporte de hidrocarburos requiere el desarrollo de una herramienta de software, en
este caso se plantea realizar dicha herramienta bajo la filosofía de software libre como un plugin
para Quantum GIS, que es una herramienta totalmente libre a la cual los usuarios pueden acceder
fácilmente descargando e instalando el software de escritorio QGIS y la herramienta plugin.
Para proveer a cualquier usuario de una herramienta accesible y ágil para la realización de un
análisis de vulnerabilidad preliminar en caso de ocurrencia de una emergencia ambiental por
derrame de hidrocarburos, se desarrollara el plugin VULH, el cual, con la información y
parámetros que le solicita al usuario, realizara una serie de geoprocesos (análisis de proximidad,
análisis de superposición, determinación de riesgos, localizaciones de referencia lineal) para
obtener la clasificación preliminar de vulnerabilidad en la zona de afectación.
Uno de los principales beneficios de esta solución es que es accesible a todas las personas, sin
importar su capacidad económica, pues es realizado bajo la filosofía del software libre
implementado en la iniciativa QGIS. Cuando se presenta una situación de emergencia, el análisis
espacial y la estimación de consecuencias son herramientas fundamentales para ayudar a las
entidades de atención a brindar una pronta y eficaz respuesta, por tanto la herramienta brinda la
posibilidad de optimizar procesos de análisis y ahorrando un elemento valioso en ese tipo de
situaciones, el tiempo. Las entidades oficiales y aquellas capacitadas en la atención se podrán idear
un panorama previo de la afectación producida, de ésta manera tomarán decisiones priorizando
focos de alta vulnerabilidad y prepararse adecuadamente para la atención. Claramente se identifica
la incidencia sobre la población en general, pues la herramienta centra su acción en identificar la
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vulnerabilidad sobre el medio socioeconómico en situación de amenaza, lo que convierte a los
habitantes de las zonas en peligro en los principales beneficiados, ya que recibirán atención de
manera oportuna donde realmente se necesita con urgencia.
Los beneficios anteriormente descritos son posibles gracias a la facilidad de representar la
realidad espacial en los ordenadores, Además con el uso de la herramienta también es posible
estimar consecuencias sin que realmente haya ocurrido una emergencia, lo que resulta útil para
prepararse adecuadamente para atender y minimizar los daños sobre el entorno. Es por esto que la
solución a la necesidad de obtener una “vista previa” de una emergencia también es solucionada
por el plugin VULH. Finalmente los análisis realizados por la herramienta pueden ser usados como
un mecanismo de veeduría ciudadana, pues las comunidades están en la capacidad de determinar
los impactos que podrían generar la ejecución de proyectos de transporte de hidrocarburos
cercanos a sus propiedades, esto con el fin de otorgar mayor transparencia en la ejecución de los
proyectos.
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4. Alcance
Con el desarrollo del plugin VULH se busca crear una herramienta que permita generar un
análisis preliminar de las emergencias por derrames de hidrocarburos, simple para el usuario y que
sea intuitiva. VULH está en la capacidad de reconocer la información geográfica referente al
trazado del ducto y de elementos vulnerables para efectuar el análisis preliminar de la emergencia.
Está diseñado para ser una herramienta de apoyo para las entidades que deben decidir cuándo
y cómo actuar durante una emergencia, también a la población civil y en general a los usuarios
que deseen conocer el estado actual en cuanto a peligro por derrame de hidrocarburos.
4.1. Alcance temporal
El alcance temporal del plugin está referido a la información que el usuario ingrese, por tanto
el alcance está determinado por la temporalidad de la información geográfica que se utilice.
4.2. Alcance espacial
El alcance espacial del plugin está referido a la información que el usuario ingrese, por tanto el
alcance está determinado por la extensión de la información geográfica que se utilice.
4.3. Alcance técnico
El alcance técnico está determinado por las funcionalidades del plugin. El plugin está en la
capacidad de obtener la información geográfica indicada por el usuario, ubicar longitudinalmente
el punto de ruptura del ducto sobre el trazado, generar las áreas de afectación categorizadas según
el grado de vulnerabilidad, asignar el grado de vulnerabilidad a los elementos vulnerables y
determinar la ubicación longitudinal de cada elemento vulnerable sobre el trazado del ducto.
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5. Objetivos
5.1. Objetivo general
Crear una herramienta informática que brinde un análisis de vulnerabilidad para apoyar la
atención de emergencias por transporte de hidrocarburos.
5.2. Objetivos específicos
• Identificar los requerimientos funcionales y no funcionales con los cuales se satisfagan las
necesidades de los usuarios de la herramienta propuesta.
• Definir la arquitectura necesaria para cumplir con los requerimientos identificados.
• Desarrollar las funciones que tendrán la capacidad de analizar y modelar la posible
afectación producida por una emergencia en el transporte de hidrocarburos.
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6. Estado del arte
6.1. Antecedentes
El plugin VULH se propuso como una solución a la inexistencia de una herramienta open-
source que otorgue una evaluación previa de vulnerabilidad usando funcionalidades SIG como
consecuencia de la operación de transporte de hidrocarburos por ductos. Sin embargo, existen
algunos antecedentes difundidos en artículos o ponencias acerca de las funcionalidades que
combina el plugin VULH en su funcionamiento.
• Revealing the Vulnerability of People and Places: A Case Study of Georgetown
County, South Carolina (Cutter, Mitchell, & Scott, 2000)
En el artículo académico se expone los riesgos por localización a los cuales están
expuestas las comunidades, como caso de estudio se describe la situación de Georgetown,
CA en USA. Se encuentra que la vulnerabilidad es producida por factores naturales o
producidos por los humanos, el estudio considera que la vulnerabilidad no es solamente la
afectación al espacio, sino que además involucra los factores socioeconómicos de las
poblaciones. Haciendo uso de herramientas SIG para realizar análisis espaciales, los
autores ilustran la naturaleza espacial de las causas y desarrollan un modelo conceptual de
vulnerabilidad que involucra tanto los componentes físicos como los sociales.
• QUTLINE - segmentación de líneas a partir de distancias o partes equivalentes.
(Barreto, Suarez, & Mora, 2016)
Esta monografía, desarrollada también sobre un plugin, se construyó una solución SIG
para solucionar la inexistencia de una herramienta para segmentar líneas continuas de
acuerdo a necesidades del usuario, ya sea por distancias establecidas o en un número
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determinado de partes. La herramienta se desarrolló usando Python, con una metodología
iterativa y comparte características de diseño con el plugin VULH. Para el funcionamiento
se realiza lectura de geometrías, validación de tipo de geometría, validación de
precondiciones y finalmente se realiza la evaluación de usabilidad mediante encuestas a 25
posibles usuarios de QUTLINE.
• FloodRisk: a QGIS plugin for flood consequences estimation (Albano, Sole, &
Mancusi, 2016)
FloodRisk es un plugin desarrollado para calcular y ver el número de personas
afectadas y el daño directo que pueden recibir en caso de inundación en cualquier
escenario. Los autores se centran en tratar de modelar el riesgo por inundación, el cual
definen como el producto entre la probabilidad de ocurrencia y las consecuencias de las
inundaciones. Indican que los receptores están expuestos a peligros, lo cual genera
vulnerabilidades (Samuels, 2009) y la identificación de modelables mediante herramientas
SIG. Con ayuda de análisis espaciales e información detallada de las poblaciones se
realizan estimaciones de daños económicos y pérdidas de vidas para cuantificar los efectos
de la inundación.
6.2. Marco teórico
Un plugin, de manera general consiste en una aplicación que, en un programa informático,
añade una funcionalidad adicional o una nueva característica al software, en este caso se
desarrollará un plugin para el software QGIS en lenguaje Python, un lenguaje de scripting
interpretado, independiente de plataforma y orientado a objetos, preparado para realizar cualquier
tipo de programa, desde aplicaciones Windows a servidores de red o incluso, páginas web (Alvarez
Miguel, 2003).
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El transporte de hidrocarburos realizado en ductos, también conocidos como líneas de
conducción, definidas como tuberías utilizadas para el transporte y conducción de hidrocarburos
entre diferentes instalaciones de procesamiento, almacenamiento o bombeo (Ministerio del medio
ambiente, 1998), conlleva ciertos riesgos sobre el ambiente y el medio socioeconómico que se
encuentre en el área de influencia a lo largo de su trayecto, estos riesgos son potencialmente altos
ya que existen diversas amenazas sobre los ductos, las cuales se pueden clasificar en aquellas
amenazas dependientes del tiempo como lo son la corrosión externa, corrosión interna, el
agrietamiento por corrosión y la fatiga. Y las que son independientes del tiempo, tales como, daños
por terceros, operaciones incorrectas, clima y fuerzas externas incluyendo movimientos del
terreno, fallas aleatorias de equipos, defectos de manufactura y deficiencias de construcción
(Amórtegui, 2016)
Algunos autores utilizan el término vulnerabilidad ambiental para referirse a los riesgos de
poblaciones a sufrir desastres de origen natural (los riesgos proceden del medio ambiente). Otros,
en cambio, utilizan el término para referirse a la vulnerabilidad del sub-sistema ecológico frente a
desastres y cambios que pueden producir daño en el medio ambiente (Gómez, 2001), lo cual en
consecuencia afectaría las poblaciones y la infraestructura cercana, la vulnerabilidad ambiental
preliminar, se puede subdividir para su comprensión en alta, media y baja, y cambia dependiendo
del tipo de sustancia, esta se puede especializar a partir de un punto específico de rotura, el cual
corresponde al punto de ocurrencia de un incidente relacionado con los ductos.
El medio socioeconómico, entendido este como un sistema constituido por las estructuras y
condiciones sociales, histórico-culturales y económicas en general de las comunidades humanas o
de la población de un área determinada (Alfonso & Calderín, s. f.), que resulta vulnerable ante el
riesgo por rotura de un ducto, está conformado por las poblaciones, la infraestructura social, las
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actividades productivas y los bienes de interés cultural. A partir de las relaciones espaciales
existentes entre el medio socioeconómico y la vulnerabilidad, es posible identificar el riesgo
potencial de los elementos, y ubicarlos con relación al ducto, mediante su abscisa, que en el sector
hidrocarburos se refiere a una medida de referencia de un punto, tomada a partir de la estación
inicial y a lo largo del ducto, expresada como kilómetros más metros en el formato 000 + 000
(Mansarovar Energy Colombia Ltd., 2015), y la distancia ortogonal a dicha abscisa.
Los ductos suelen tener una demarcación física cada kilómetro mediante postes de abscisado,
estos postes permiten tener una referencia de ubicación espacial a lo largo del ducto, por esta razón
la abscisa y la distancia de cada uno de los elementos vulnerables de interés es un dato importante
a la hora de atender una emergencia por derrame de hidrocarburos, ya que permiten al personal
llegar de la manera más rápida y oportuna a los puntos críticos.
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7. Metodología
Para el desarrollo del plugin VULH, el cual consiste en una herramienta para realizar análisis
de vulnerabilidad, e identificación de abscisas de referencia sobre los elementos vulnerables, se
plantea utilizar una metodología tradicional de desarrollo de software planificada, definiendo
previamente el esquema metodológico a emplear, se propone realizar el esquema en base a cuatro
fases: fase de análisis, fase de diseño, fase de implementación y fase de prueba. El esquema
propuesto contempla la finalización de cada una de las fases antes del inicio de la siguiente, como
se ilustra en la Figura 1.
Figura 1. Esquema metodológico para el desarrollo de VULH
Fuente: Elaboración Propia
A continuación, se detalla cada una de las fases definidas en la metodología:
7.1. Fase I: Análisis
En esta etapa se realiza la planeación del desarrollo del proyecto, se define el alcance y
limitaciones reales mediante el levantamiento de requerimientos funcionales y no funcionales
Análisis
Diseño
Implementación
Prueba
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necesarios para el correcto funcionamiento del plugin VULH, además se realiza el diagrama de
casos de uso que describe las funcionalidades del sistema.
7.2. Fase II: Diseño
Esta fase del desarrollo de la herramienta está orientada a definir los elementos que harán
posible que el plugin este en la capacidad de responder a los requerimientos planteados en la etapa
anterior, esto se logra mediante la identificación de actores y el establecimiento del diseño de
arquitectura, definiendo las características lógicas y físicas que tendrá el plugin.
7.3. Fase III: Implementación
Una vez finalizada la fase de diseño, se procede a realizar el desarrollo de la herramienta, siendo
este congruente a lo establecido en las fases anteriores. El desarrollo del plugin consiste
principalmente en realizar la lectura de la información suministrada por el usuario y los procesos
espaciales necesarios para realizar el análisis de vulnerabilidad y la localización de referencia. El
desarrollo se planea en lenguaje de programación Python orientado a la integración con QGIS,
como un complemento para este último.
7.4. Fase IV: Pruebas
En esta etapa se realiza la prueba integral de la herramienta, verificando que tanto la interfaz
de usuario como los procesos internos de análisis espacial, se estén ejecutando de acuerdo a lo
planteado en las etapas anteriores y con el funcionamiento esperado, de esa forma es posible
detectar y corregir posibles fallas antes de la publicación del producto final.
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8. Resultados
8.1. Fase I: Análisis
La actividad inicial de la fase de análisis fue el levantamiento de los requerimientos, una vez
identificados, se estableció que la actividad principal es ejecutada por el usuario, la cual
corresponde al único caso de uso que utilizara la herramienta de software:
8.1.1. Casos de uso:
El caso de uso identificado permite a los usuarios ejecutar el plugin, el cual debe ser
alimentado con la información geográfica de entrada necesaria, compuesta por: el ducto
como una única entidad de tipo línea, la ubicación de las construcciones e instalaciones del
medio socioeconómico como entidad tipo punto y la abscisa del punto de rotura, para que
la herramienta de apoyo en emergencias por derrame de hidrocarburos VULH realice los
procesos necesarios para obtener los resultados esperados.
Como se evidencia en la Figura 2, el evento es iniciado por el usuario, quien deberá
abrir la herramienta bajo el entorno de QGIS e ingresar los parámetros requeridos, una vez
ejecute la herramienta hará las validaciones necesarias, avisando al usuario si los
parámetros son incorrectos o si por el contrario los procesos se ejecutaron con éxito.
Figura 2. Diagrama de Casos de Uso
Fuente: Elaboración Propia
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8.2. Fase II: Diseño
Concluida la Fase I, se continuó con la etapa de diseño con el objetivo de establecer de manera
clara los elementos que hacen parte del plugin, así como las operaciones que estos están facultados
para realizar dentro de las funcionalidades y la manera en que se relacionan con la información
proporciona el usuario para el análisis, a través del modelo de clases, interacción, Arquitectura y
el diagrama de despliegue que se evidencian en este documento.
8.2.1. Modelo de Clases
El modelo de clases se elaboró a partir de las funcionalidades identificadas, el diagrama
de clases ilustrado en la Figura 3 evidencia los elementos necesarios para la ejecución y las
operaciones que tiene la capacidad de realizar la clase principal del plugin denominada
“Procedimientos”.
Figura 3. Diagrama de clases del plugin VULH
Fuente: Elaboración propia
8.2.2. Modelo de Interacción
Con el modelo de interacción que se ilustra en la Figura 4 se describe el caso de uso, el
actor y la clase principal que participa en la ejecución del plugin, también se muestran las
interacciones que tienen entre sí, el actor y la clase y las clase entre ella misma. Las
interacciones determinan el ciclo de vida de sus participantes en el caso de uso y permiten
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conocer la secuencia de acciones desde el inicio hasta que se cumpla con el objetivo del
caso de uso.
Figura 4.Diagrama de Secuencia
Fuente: Elaboración propia
8.2.3. Arquitectura – Diagrama de Componentes
El diagrama de componentes representa cómo el software es dividido en componentes
y muestra las dependencias entre sí, se evidencia la dependencia de plugin respecto a la
información geográfica. Los componentes son fácilmente reemplazables (QGIS 2.16 en
Adelante), siendo posible cambiar la información geográfica sin alterar el funcionamiento
de la herramienta. La Figura 5 representa el Diagrama de componentes del plugin VULH.
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Figura 5. Diagrama de Componentes
Fuente: Elaboración propia
8.2.4. Arquitectura – Diagrama de despliegue
Este diagrama de Despliegue modela la arquitectura en tiempo de ejecución del plug-in.
Esto muestra la configuración del elemento de hardware (monolítico) y muestra cómo los
elementos y artefactos del software se trazan en esos nodos.
Mediante este diagrama se dan solución a las siguientes especificaciones suplementarias:
• Concurrencia: Debido a que el plugin está diseñado para uso de un único usuario, la
concurrencia se satisface porque cualquier dispositivo desktop soporta como mínimo
un usuario.
• Diseño: El plugin cumple con este requerimiento pues el diseño se realizó siguiendo la
propuesta estética de QGIS, además está desarrollado e implementado dentro del
mismo entorno de desarrollo.
• Documentación: El artefacto plugin contiene la descripción documentada de todo el
proceso de desarrollo, desde la elaboración del diseño lógico conceptual de su
funcionamiento, hasta su implementación práctica, con el fin de que el usuario tenga
conocimiento de los procesos internos de la herramienta.
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• Formato: El formato establecido para la información geográfica de entrada y de salida,
será Shapefile, debido a que este es un formato de intercambio manipulable en muchos
software y no tiene restricciones para su uso.
En la Figura 6 se puede observar el diagrama de despliegue de la herramienta VULH,
donde se observa que el dispositivo principal es un equipo de escritorio y el entorno de
ejecución es el software QGIS.
Figura 6. Diagrama de Despliegue
Fuente: Elaboración propia
8.3. Fase III: Implementación
Luego de Realizar la respectiva definición tanto de la funcionalidad del plugin como del diseño
de su arquitectura de software, se procede a desarrollar las funciones y componentes necesarios
para lograr que la herramienta tenga la capacidad de realizar los análisis espaciales y generar los
resultados desde la interfaz gráfica de usuario.
Se generó el código en lenguaje Python que soporta la lógica del plugin, a través de la definición
de funciones que mediante la aplicación de geoprocesos generan bien sea resultados finales, o
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datos intermedios que sirven de insumo para la realización de otros geoprocesos, estas funciones
se encuentran enlazadas a la interfaz gráfica de usuario (Figura 7) que solicita al usuario tres
parámetros: el ducto, Los elementos posiblemente afectados y la abscisa de rotura.
Figura 7. Interfaz gráfica de usuario del plugin VULH
Fuente: Elaboración propia
Como primer paso la herramienta debe ser capaz de identificar el punto de rotura del ducto
definido por el usuario en la interfaz, para ello se construyó la función “rotura” (Figura 8) que
recibe la entidad tipo línea correspondiente al ducto y la abscisa de rotura, y ubica un punto sobre
la línea que corresponde a la abscisa dada.
Figura 8. Código de la función “rotura” (A), Resultado de la función (B)
Fuente: Elaboración propia
A B
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Una vez ubicado el punto de ocurrencia de la rotura, es decir el punto generador de la
emergencia por derrame de hidrocarburo, se procede a generar la afectación preliminar,
correspondiente a los anillos de afectación alta, media y baja, mediante la ejecución de la función
“afectación” (Figura 9), la cual genera una capa que al momento de mostrarse en el mapa posee
ya una simbología categorizada de fácil interpretación.
Figura 9. Parte del Código de la función “afectación” (A), Resultado de la función (B)
Fuente: Elaboración propia
Mediante el cruce de la zona vulnerable generada por la función “afectación” con los elementos
de interés que debe proporcionar el usuario en el formulario de la interfaz, se realiza la asignación
de vulnerabilidad a los elementos de interés del medio socioeconómico que se intersectan con el
área de afectación definida. Estos elementos deben ser ubicados con referencia al ducto, esto se
logra mediante el análisis de referencia lineal realizado en la función “Abscisar” (Figura 10), con
el cual se ubica la abscisa sobre el ducto (medida en metros) más cercana al sitio de interés y la
distancia a ese punto sobre el ducto, los resultados quedan almacenados en una capa formato
Shapefile, que contiene los atributos de los sitios de interés además de la abscisa y la distancia
correspondiente.
A B
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Finalmente se añade a la vista de mapa de QGIS los resultados finales del análisis realizado,
estos se muestran en la Figura 11, donde los elementos afectados corresponden a los elementos de
interés del medio socioeconómico ubicados dentro de la zona de afectación.
Figura 10. Código de la función “Abscisar” (A) y Resultado de la función (B)
Fuente: Elaboración propia
Figura 11. Resultados finales del análisis de vulnerabilidad preliminar
Fuente: Elaboración propia
A
B
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8.4. Fase IV: Pruebas
Para la evaluación de calidad y usabilidad se realizaron encuestas escritas a usuarios frecuentes
de herramientas SIG, ingenieros y/o profesionales que se desempeñan como analistas de riesgos,
características propias de la población objetivo del plugin VULH. En total se encuestó a diez
personas, las cuales cumplían con los anteriores perfiles y tuvieron un tiempo de prueba de la
herramienta por un periodo de 30 minutos.
8.4.1. Prueba de Calidad
Una vez terminada la implementación se realizaron las debidas pruebas a la herramienta
VULH, el funcionamiento de la herramienta se probó en distintos computadores variando
en ellos el sistema operativo y la versión del software QGIS, las pruebas arrojaron
resultados positivos en los casos donde se utilizó una versión reciente del software QGIS,
siendo así consistente en distintos entornos, la herramienta realizó los análisis espaciales
retornando los resultados esperados en cada prueba.
“En el desarrollo del software, la calidad del diseño incluye el grado en el que el diseño
cumple las funciones y características especificadas en el modelo de requerimientos. La
calidad de la conformidad se centra en el grado en el que la implementación se apega al
diseño y en el que el sistema resultante cumple sus metas de requerimientos y desempeño”
(Pressman, 2010), la prueba de calidad es una importante medida para determinar si un
software ha sido desarrollado de manera correcta acorde a los requerimientos definidos en
su diseño.
“El estándar ISO-9126 establece que cualquier componente de la calidad del software
puede ser descrito en términos de una o más de seis características básicas, las cuales son:
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funcionalidad, confiabilidad, usabilidad, eficiencia, mantenibilidad y portabilidad; cada
una de las cuales se detalla a través de un conjunto de subcaracterísticas que permiten
profundizar en la evaluación de la calidad de productos de software” (Abud Figueroa, s. f.).
En la tabla 1 se muestran las seis características principales y la pregunta central que
atiende cada una de estas características
Tabla 1.
Características de ISO-9126 y aspecto que atiende cada una, Fuente:
CARACTERISTICAS PREGUNTA CENTRAL
Funcionabilidad ¿Las funciones y propiedades satisfacen las necesidades
explícitas e implícitas?
Confiabilidad ¿Puede mantener el nivel de rendimiento, bajo ciertas
condiciones y por cierto tiempo?
Usabilidad ¿El software es fácil de usar y de aprender?
Eficiencia ¿Es rápido y minimalista en cuanto al uso de recursos?
Mantenibilidad ¿Es fácil de modificar y verificar?
Portabilidad ¿Es fácil de transferir de un ambiente a otro? Fuente: Abud Figueroa, M. A. (s. f.). Calidad en la Industria del Software. La Norma ISO-9126
Se adaptaron las métricas vistas en (Cruz Pérez, 2009) donde se presentan las
calificaciones de cada uno de los atributos de calidad que van desde el 0 al 10, donde 0 es
la calificación menos satisfactoria y 10 es la calificación más satisfactoria, para obtener
una medida de calidad final, los sub-atributos se sumaron y se compararon con el puntaje
ideal.
La Tabla 2 muestra la evaluación de calidad de la herramienta VULH, acorde con la
norma ISO 9126, la calificación corresponde al promedio de puntuaciones obtenido de las
encuestas realizadas a los 6 usuarios, la prueba evidencia que la herramienta obtiene una
satisfacción de 83,5% de las métricas definidas, debido a que de los 200 puntos totales que
podría obtener, el plugin VULH recibe 167 puntos, lo cual muestra que la herramienta tiene
una oportunidad de mejorar, sin embargo mantiene una alta calidad. De la prueba se
excluyó la subcaracterística de seguridad ya que la herramienta no tiene restricciones de
uso ni de edición.
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Tabla 2.
Tabla de evaluativa de la prueba de calidad para el plugin VULH
Característica Sub
característica Calificación Apreciaciones
Funcionalidad
Idoneidad 10
La herramienta cuenta con un conjunto de funciones apropiadas
para efectuar las tareas que fueron especificadas en su definición.
Exactitud 10
Presenta resultados acordes a las
Necesidades para las cuales fue creado.
Interoperabilidad
4
La herramienta no fue diseñada para operar siempre en el entorno
de ejecución de QGIS, sin embargo los resultados de los análisis
pueden ser manipulados en otro software.
Seguridad n/a
No se definieron restricciones en la herramienta, esta es
totalmente abierta.
Conformidad 9
Cumple estándares de estilo tanto en el diseño de la interfaz como
el código que soporta las funciones
Confiabilidad
Madurez
7
La herramienta depende de la correcta carga de datos del usurario
para funcionar de manera óptima, esta hace validaciones para
evitar incurrir en errores fatales
Recuperación 6
El tiempo de recuperación depende del software QGIS, al
momento de cancelar un proceso
Tolerancia a
fallos 6
La tolerancia a fallos depende del software QGIS, al momento de
cancelar un proceso
Usabilidad
Comprensión 10
La herramienta es entendible, además de proveer un módulo de
instrucciones para ayudar al usuario a operarla de la mejor manera
Facilidad de
aprender 10
La herramienta requiere poco esfuerzo de los usuarios para
aprender a usarla, debido a que la interfaz se ajusta a los
estándares de herramientas SIG
Operatividad 9 La operatividad es intuitiva para cualquier usuario
Eficiencia
Comportamiento
en el tiempo 10
Los tiempos de respuesta notados en las pruebas resultaron ser
rápidos, tiempos de entre 3 y 6 segundos fueron observados, lo
cual representa gran capacidad de respuesta
Comportamiento
de recursos 10
Como los tiempos de respuesta son cortos, los recursos utilizados
son relativamente pocos, se almacenan capas temporales
requeridas para la ejecución de procesos
Mantenibilidad
Estabilidad 9
La herramienta fue desarrollada añadiendo funcionalidades y se
comportó de manera estable en su proceso de desarrollo
Facilidad de
análisis 7
El diagnostico de deficiencias o causas de fallas no requiere
demasiado esfuerzo
Facilidad de
cambio 8
Las funcionalidades se encuentran enlazadas en un flujo lineal, así
que se debe tener precaución a la hora de hacer cambios
sustanciales
Facilidad de
pruebas 7
Esta prueba de calidad puede ser reevaluada cuando se realice una
modificación para validar la calidad del software con cambios
Portabilidad
Adaptabilidad 5
El entorno de ejecución de la herramienta es QGIS, la
adaptabilidad a otro entorno requiere un esfuerzo significativo
Facilidad de
instalación 10
La herramienta se instala automáticamente mediante la ubicación
de un fichero dentro de la carpeta correspondiente, las
instrucciones se encuentran en el fichero
Cumplimiento 10 El software es fácilmente portable
Capacidad de
remplazo 10
Su remplazo solo está condicionado por la eliminación del fichero
TOTAL 167
SATISFACCIÓN 83,5 %
Fuente: Adaptada de Cruz Pérez, M. R. (2009). Aplicación de la Norma Aplicación de la Norma ISO 9126 a las Herramientas
Nestumbler e InnSIDer
28
8.4.2. Prueba de usabilidad
La usabilidad es un aspecto primordial para el desarrollo de software, pues mediante su
evaluación se determina la calidad de la interfaz de cualquier sistema que necesite
interacción con usuarios la facilidad de entenderlo y usarlo en un determinado contexto.
Para realizar la evaluación de usabilidad del plugin VULH se aplicó una encuesta que
contiene preguntas agrupadas según los principios heurísticos propuestos por Constantine
(1994), los cuales están propuestos para alcanzar el desarrollo de una interfaz altamente
usable. Los resultados de la encuesta aplicada a los usuarios se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3.
Encuesta usabilidad
PREGUNTAS USUARIO
PR
OM
IDE
AL
1 ESTRUCTURA No
. 1
No
. 2
No
. 3
No
. 4
No
.5
No
. 6
1.1 ¿La secuencia de entrada de datos es clara? 10 10 8 10 10 10 9.6 >8
1.2 ¿Las opciones en los menús corresponden lógicamente a un
único resultado? 10 10 10 8 10 10 9.6 >8
1.3 ¿Es posible configurar a gusto del usuario el orden de los
parámetros de entrada? 2 1 2 1 1 2 1.5 <2
2 SIMPLICIDAD
2.1 ¿Son excesivos los parámetros de entrada que pide la
herramienta para su funcionamiento? 1 1 1 1 1 1 1 <2
2.2 ¿Existen listas excesivamente largas? 1 1 1 1 1 1 1 <2
3 VISIBILIDAD
3.1 ¿Cada parte de la interfaz comienza con un título o
encabezado que describe el contenido? 10 10 10 10 10 10 10 >8
3.2 Sí se utilizan mensajes de error, ¿Las ventanas emergentes
permiten que el usuario visualice el error que están alertando? 10 8 6 10 8 8 8.3 >8
3.3 ¿Los botones corresponden simbólicamente a su objetivo? 8 8 8 8 8 10 8.3 >8
4 RETROALIMENTACIÓN
4.1 Cuando una tarea es completada, ¿El sistema envía una alerta
informativa al usuario? 10 6 10 10 10 10 9.3 >8
4.2 De ser necesarios formatos de entrada específicos, ¿Existen
alertas que informen al usuario de su error? 8 8 6 4 8 10 7.3 >8
4.3 ¿Son claros los mensajes de alerta? 10 6 10 10 8 10 9 >8
5 FLEXIBILIDAD
5.1 ¿El sistema permite que los usuarios menos expertos usen la
manera más simple y común de cada comando? 8 10 8 10 10 10 9.3 >8
6 REUTILIZACIÓN
6.1 ¿Es fácilmente reutilizable el software? 4 5 6 5 6 4 5 >6
6.2 ¿Los resultados son compatibles con otro software? 10 10 10 10 8 8 9.3 >8
Fuente: Elaboración propia, basado en principios heurísticos de Constantine
29
De igual manera se adaptaron las métricas vistas en (Cruz, 2009) donde se presentan las
calificaciones de cada uno de los atributos de calidad. Que van desde el 0 al 10 donde 0 es la
calificación menos satisfactoria y 10 es la calificación más satisfactoria, excepto las preguntas 1.3,
2.1 y 2.2 de la tabla 3, en las cuales se invirtió la escala teniendo en cuenta el sentido de la pregunta.
Finalmente, se compararon los promedios de las puntuaciones otorgadas por los usuarios con el
puntaje ideal para cada pregunta, resaltando cuales preguntas no alcanzaron el umbral.
De acuerdo a los resultados, se obtuvieron resultados satisfactorios en todas las categorías
evaluadas, sin embargo no sucede de la misma manera con los ítems que las componen,
exactamente los ítems 4.2 y 6.1, de los cuales se obtuvo una retroalimentación que indicó la
carencia de una alerta de error para el tipo de dato en el parámetro “Abscisa”, para solucionarlo se
implementó una restricción en la casilla de entrada que permita únicamente ingresar enteros, en la
otra falencia, la reusabilidad es un aspecto limitado pero es posible realizarlo para propósitos
similares al del plugin VULH. Con los resultados satisfactorios es posible afirmar que el plugin
está diseñado correctamente y cumple con el objetivo de su diseño.
30
9. Conclusiones
• Determinar correctamente los elementos que hacen parte del funcionamiento y los procesos
que debe realizar el plugin está ligado a los conocimientos los entornos de ejecución y de
la configuración de hardware y software necesarios para el desarrollo e implementación
del plugin, de tal forma que es necesario contar con opiniones de personas capacitadas para
diseñar software sí no se quiere sobreestimar o subestimar las necesidades reales del
desarrollo.
• Se identificaron los componentes mínimos que necesita la herramienta para funcionar,
determinando que puede ser ejecutada en cualquier ordenador que sea compatible con el
software QGIS, sin embargo, se implementaron funciones que fueron incluidas desde la
versión 2.16 de QGIS y ha sido probado con éxito hasta la versión más reciente, por tanto,
se recomienda hacer uso del plugin con el último lanzamiento de QGIS disponible, para no
tener inconvenientes con la ejecución.
• La herramienta realiza la gran cantidad de procesos definidos en las funciones, antes de
arrojar los resultados finales, dichos procesos son realizados por el software QGIS con una
velocidad de respuesta muy alta, lo que evidencia la gran capacidad de procesamiento del
software, que a su vez hace que el plugin VULH se constituya como una herramienta
bastante eficiente para solucionar el problema planteado.
• Analizando los resultados de la encuesta realizada a usuarios potenciales de la herramienta,
es correcto afirmar que el plugin está diseñado correctamente y cumple los objetivos, pues
los resultados arrojan, en todos los aspectos, promedios satisfactorios, a excepción de un
mensaje de error que se identificó y corrigió gracias a ésta evaluación.
31
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