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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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