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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Aplicación de cubos espaciotemporales en procesos de integridad del transporte de petróleo Spatiotemporal cubes applied to integrity process at oil transport by/por

Ing. Cristian Andrés Galindo Londoño 1123787

A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS)

Bogotá D.C. - Colombia, 20/06/2016

COMPROMISO DE CIENCIA Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.

Bogotá D.C. - Colombia,20/06/16

Cristian Andrés Galindo Londoño

RESUMEN Los cambios que se presentan en las tuberías de transporte de petróleo y gas generados por corrosión, agentes externos y uso, son recopilados a través de revisiones físicas de dichas tuberías. Estas revisiones son conocidas como inspecciones en línea (ILI), las cuales arrojan una colección de datos sensibles al tiempo y geo localizados. Son éstos datos la base para la toma de decisiones acerca del mantenimiento, rehabilitación y operación de las tuberías. La viabilidad de tener la capacidad de visualizar dichos cambios a través de un cubo espaciotemporal es el objeto de estudio en este documento. Por medio del uso de la metodología conocida como “Design Science Research in Information Systems” y basado en la metodología ágil de desarrollo de software llamada SCRUM se define el proceso de diseño, implementación y pruebas de un artefacto que permite la elaboración de cubos espaciotemporales basados en los datos arrojados por las inspecciones en línea. La visualización en 3D de las inspecciones en línea permite una apreciación de la evolución en el tiempo tanto de los procesos corrosivos inherentes a la tubería como de los procesos de mantenimiento y rehabilitación de la misma. El artefacto elaborado –Add-In para ArcGIS Desktop– permite observar la aplicabilidad del concepto de cubo espacio-temporal en el campo del transporte de petróleo y gas, específicamente a través de la integración de este artefacto como una extensión de un Sistema de Información Geográfica (SIG) existente, proporcionando así un medio de interoperabilidad con repositorios de datos ya creados en la industria del transporte de petróleo y gas, pero centra su funcionamiento en los repositorios basados en las especificaciones del modelo de datos para tuberías ArcGIS (APDM). El concepto del cubo espacio-temporal aplicado a las tuberías de transporte de petróleo y gas proporciona una visualización comprensiva de los procesos involucrados en el ciclo de integridad con respecto a comportamientos corrosivos en las tuberías de hidrocarburos, permitiendo al ingeniero de integridad la valoración tanto del progreso de los deterioros como de la efectividad de las medidas de mitigación.

Palabras Claves: Tuberías, cubo, integridad, corrosión, petróleo.

ABSTRACT The conditions of oil and gas pipelines change in time due to corrosion, external agents and use. These changes are identified through internal physical inspections called in-line inspections (ILI). They give a set of time-aware and geo-coded data. These data are the starting point in order to take informed decisions about maintenance, rehabilitation and operation of pipelines. Investigating the feasibility of visualizing these changes in a pipeline through a spatiotemporal cube is the main objective of this investigation. Using the "Design Science Research in Information Systems" methodology and applying the agile methodology of software development known as SCRUM, this thesis defines the design process, implementation steps and carries out tests for building an artifact to carry out elaboration of spatiotemporal cubes based on the data from in-line inspections. A 3D visualization of in-line inspections gives an overview of time evolution of the corrosive processes in the pipeline, as well as the maintenance and rehabilitation activities applied to the pipeline. The artifact – ArcGIS Desktop Add-In– gives the opportunity to observe the application of the spatiotemporal cube concept in the field of oil and gas transport. The integration of the artifact as an extension of a geographic information system (GIS) provides a way to integrate existing data repositories already created by the oil and gas industry, such as the data repositories based on the ArcGIS Pipeline Data Model (APDM) specifications. Hence, the spatiotemporal cube concept applied to oil and gas pipelines gives a comprehensive visualization of the integrity process related with corrosion that affects the pipelines. It allows the integrity engineers the assessment of the pipeline deterioration, as well as the effectiveness of mitigation procedures Keywords: Pipelines, spatiotemporal cube, integrity, corrosion, oil.

TABLA DE CONTENIDO

1.

2.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 11 1.1.

ANTECEDENTES ......................................................................................................... 11

1.2.

OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ......................................................... 12

1.2.1.

Objetivo General ................................................................................................ 12

1.2.2.

Objetivos Específicos ......................................................................................... 13

1.2.3.

Preguntas De Investigación................................................................................ 13

1.3.

HIPÓTESIS .................................................................................................................. 13

1.4.

JUSTIFICACIÓN........................................................................................................... 14

1.5.

ALCANCE .................................................................................................................... 17

REVISIÓN DE LA LITERATURA............................................................................................ 18 2.1.

MARCO HISTÓRICO ................................................................................................... 18

2.2.

MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL ............................................................................. 20

2.2.1.

Geografía temporal ............................................................................................ 21

2.2.2.

Estructura de oleoductos ................................................................................... 26

2.2.3.

Pigging ................................................................................................................ 30

2.2.4.

ArcGIS Desktop Add-In ....................................................................................... 33

2.3.

MARCO METODOLÓGICO.......................................................................................... 35

2.3.1.

3.

METODOLOGÍA ................................................................................................................. 44 3.1.

4.

Metodología de construcción del artefacto ...................................................... 36

ESQUEMA METODOLÓGICO ..................................................................................... 44

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................................... 51 4.1.

RESULTADOS ............................................................................................................. 51

4.1.1.

Contexto del producto ....................................................................................... 51

4.1.2.

Características del usuario ................................................................................. 52

4.1.3.

Supuestos ........................................................................................................... 52

4.1.4.

Restricciones ...................................................................................................... 52

4.1.5.

Dependencias..................................................................................................... 52

4.1.6.

Requerimientos.................................................................................................. 53

4.1.7.

Definiciรณn del Dominio ...................................................................................... 54

4.1.8.

Bocetos Interfaz de Usuario ............................................................................... 56

4.1.9.

Establecimiento del ambiente de desarrollo ..................................................... 59

4.1.10. Implementaciรณn ................................................................................................. 60 4.1.11. Fase de Pruebas ................................................................................................. 63 4.2.

DISCUSION ................................................................................................................. 66

5.

CONCLUSIONES................................................................................................................. 71

6.

REFERENCIAS .................................................................................................................... 73

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Cubo espacio-temporal con elementos de la geografía temporal ........................... 24 Figura 2. Clasificación de tuberías e instalaciones................................................................... 28 Figura 3. Clasificación de inspecciones en línea. ..................................................................... 32 Figura 4. Modelo en cascada ................................................................................................... 37 Figura 5. Modelo V ................................................................................................................... 38 Figura 6. Modelo del Proceso MSF .......................................................................................... 39 Figura 7. Esquema metodológico basado en la "DSR in Information Systems". ..................... 45 Figura 8. Mapa de líneas de prueba. ....................................................................................... 50 Figura 9. Diagrama de componentes. ...................................................................................... 54 Figura 10. Diagrama de Dominio. ............................................................................................ 55 Figura 11. Diagrama de Clases. ................................................................................................ 56 Figura 12. Boceto de interacción del usuario. ......................................................................... 56 Figura 13. Boceto de la herramienta para la visualización de un cubo espacio-temporal...... 57 Figura 14. Implementación patrón MVVM. ............................................................................. 61 Figura 15. Interfaz de configuración de la conexión................................................................ 62 Figura 16. Ventana de visualización de ILI ............................................................................... 63 Figura 17. TestManager: Ejecución caso de prueba - conectividad a geobase de datos. ....... 64 Figura 18. Resumen de resultados: Aplicación de pruebas usando TestManager. ................ 65 Figura 19. Resultados detallados pruebas del Add-In. ............................................................ 66

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Características generales de metodologías de creación de software. ...................... 42 Tabla 2. Proceso, equipo y complejidad según metodologías de creación de software. ....... 43 Tabla 3. Comparación de metodologías por curva de aprendizaje, herramientas y soporte. 43 Tabla 4. Requerimientos funcionales. ..................................................................................... 53 Tabla 5. Desglose de requerimientos. ..................................................................................... 58 Tabla 6. Planeación de desarrollo de artefacto por iteraciones. ............................................. 60

GLOSARIO



APDM: ArcGIS Pipeline Data Model - Modelo de datos para el almacenamiento de la información que describe un sistema de tuberías usado para el transporte de gas y petróleo.



Framework: Conjunto estandarizado de conceptos, prácticas y criterios para enfocar un tipo de problemática particular que sirve como referencia, para enfrentar y resolver nuevos problemas de índole similar.



ILI: Inspección en línea es el proceso mediante el cual una tubería es revisada desde su parte interior utilizando dispositivos de inspección llamados PIG o Smart PIG para evaluar la condición de la tubería.



SCC: Se conoce como corrosión bajo tensiones. Se presenta cuando un metal está sometido simultáneamente a la acción de un medio corrosivo y de tensiones mecánicas de tracción.



WPF: Tecnología de Microsoft, presentada como parte de Windows Vista. Permite el desarrollo de interfaces de interacción en Windows tomando características de aplicaciones Windows y de aplicaciones web.

9

ACRÓNIMOS APDM ASME DSR EDA ERP GPS IDE IEEE ILI ISO/IEC IT MSF MVVM PIG PODS PPDM RUP SCC SI SIG SSDM STC UPDM WPF

ArcGIS Pipeline Data Model.

American Society of Mechanical Engineers.

Design Science Research.

Análisis exploratorio de datos.

Enterprise Resource Planning.

Sistema de posicionamiento global.

Integrated Development Environment.

Institute of Electrical and Electronics Engineers.

In-Line Inspection.

International Standards Organization/International Electrochemical Commission.

Tecnologías de la información.

Microsoft Solution Framework.

Modelo-Vista-Vista del Modelo Herramientas de inspección inteligentes.

Pipeline Open Data Standard.

Public Petroleum Data Model.

Rational Unified Process.

Corrosión bajo tensión.

Sistemas de Información.

Sistema de Información Geográfica.

Seabed Survey Data Model.

Space-Time Cube.

Utility and Pipeline Data Model.

Windows Presentation Foundation.

10

1. INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES El transporte de petróleo y gas que se realiza a través de tuberías es una actividad susceptible a ser interrumpida por daños debido a la corrosión y a modificaciones en la estructura de la tubería como deformaciones o pérdida del grosor de las paredes de la tubería. Este tipo de interrupciones producen en algunos casos fugas del contenido a transportar y otras veces van acompañadas de grandes explosiones y daños colaterales en las comunidades circundantes.

En la mañana del 29 de julio de 1995, una llamarada de fuego se presentó al suroeste de Rapid City – Manitoba, Canadá. Una fisura existente producida por corrosión bajo tensión cedió y como consecuencia, una fuerte explosión tuvo lugar dando inicio al fuego. El fuego se propagó a la estación de compresión, dejando el sistema de comunicaciones destruido, generando una dificultad para la suspensión del flujo de gas. Posteriormente el fuego se propagó desde la línea principal hasta una línea secundaria haciendo que ésta se debilitara y momentos después ardiera en llamas. El fuego ardió por aproximadamente 2 horas (T. S. B. of C. Government of Canada, 1995).

La investigación posterior a cargo del Transportation Safety Board (1995) concluyó que los sistemas de adquisición de datos y el control de supervisión funcionaron erráticamente, demorando la orden de suspensión de fluido y el aislamiento de las tuberías.

The Council of Canadians (2015) dejo ver en su documento informativo que aproximadamente la mitad de las rupturas a través de las tuberías de petróleo son el resultado de corrosión y fisuras por tensión, corrosión externa y fallas en los revestimientos y las soldaduras de la tubería.

11

El National Petroleum Council (2011)de Estados Unidos se pronunció diciendo que con el tiempo problemas de integridad se harán más comunes a medida que aumente la edad de las tuberías y citó la corrosión externa como uno de los principales desafíos. También estableció que tuberías que operan fuera de sus parámetros de diseño tales como aquellas que transportan productos para las que no fueron diseñadas inicialmente, o tuberías de gran caudal están en mayor riesgo de presentar problemas de integridad en el futuro debido a la naturaleza de su operación.

Incidentes como el anteriormente mencionado y otros como la explosión cerca de Beardmore Northern, Ontario en 2011, que dejó un gran cráter después del agrietamiento por corrosión bajo tensión que debilitó la tubería (Government of Canada, 2011), y la explosión en 2009; también por agrietamiento por corrosión bajo tensión, que dejó un cráter de 20 metros y un incendio que tomó dos días para extinguir (T. S. B. of C. Government of Canada, 2010) nos dan una perspectiva de lo que sucede cuando los procesos de integridad en una tubería no se llevan a cabo según las regulaciones establecidas por los entes de vigilancia.

En el norte de Alberta, en 2009, otra ruptura generada por corrosión externa produjo llamas de 50 metros en el aire y destruyó una zona boscosa de dos hectáreas cerca del Dene Tha, Chateh – Canadá (Hildebrandt, 2014).

Un informe de National Energy Board citó la corrosión como la causa de otras seis rupturas y 16 fugas en la misma tubería antes de 2009(N. E. B. Government of Canada, 2013).

1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

1.2.1. Objetivo General Comprobar la aplicabilidad de cubos espacio-temporales para apreciar cambios en una tubería de transporte de petróleo y gas.

12

1.2.2. Objetivos Específicos 

Investigar la aplicabilidad del concepto de los cubos espacio-temporales para apreciar cambios en una tubería de transporte de petróleo y gas



Visualizar datos almacenados en una geobase de datos correspondientes a inspecciones en línea de una tubería de transporte de petróleo y gas.



Visualizar inspecciones en línea de una tubería de transporte de petróleo y gas por medio de un cubo espacio-temporal.

1.2.3. Preguntas De Investigación 

¿Es viable la utilización de cubos espacio-temporales para la visualización de los cambios en las tuberías de transporte de petróleo y gas con respecto a su forma y cambios en los procesos de corrosión?



¿Se puede construir una herramienta de software que permita visualizar las características de una tubería de transporte de petróleo y gas, que han sido identificadas por las inspecciones en línea realizadas a dicha tubería?



¿La visualización de los datos de una inspección en línea a través de un cubo espaciotemporal permite extraer información del estado de la tubería de transporte de petróleo y gas?

1.3. HIPÓTESIS El concepto de los cubos espacio-temporales es adecuado para apreciar cambios en una tubería de transporte de petróleo y gas. Esto se puede llevar a cabo, a través de una herramienta de software que se crea para visualizar información espacio-temporal, usando los datos correspondientes a inspecciones en líneas almacenados en una geobase de datos, implementando el modelo de datos para tuberías de ArcGIS (ArcGIS Pipeline Data Model – APDM).

13

1.4. JUSTIFICACIÓN La gestión de la integridad de las tuberías es un proceso para valorar y mitigar riesgos dentro del esfuerzo para reducir la probabilidad y las consecuencias de incidentes.

Modernas herramientas de alta resolución para inspecciones en línea (ILI) pueden detectar con precisión, reportar y dimensionar, incluso las imperfecciones más pequeñas en las tuberías. Como un informe ILI puede contener varios miles de anomalías, la gestión eficaz de los datos de ILI es esencial en la determinación de un programa económico de reparación. Las mejoras en las ILI y la tecnología de la informática, junto con la aparición de normas de calidad para el servicio, han creado una oportunidad para avanzar en la evaluación de la integridad de las tuberías para gas y petróleo.

Un ambiente visual para la representación de las inspecciones en línea a través de un cubo espacio-temporal definitivamente contribuirá a mejorar la comprensión y entendimiento de los comportamientos de los datos geo-espacio-temporales generados por los procesos de corrosión que se dan dentro de una tubería para el transporte de petróleo y gas.

Los cambios presentados por la tubería, visualizados desde la perspectiva de un cubo donde convergen las dimensiones tiempo y espacio son la ventana de análisis inicial para la detección de patrones en los procesos corrosivos. Así mismo permite una verificación de la efectividad de las tareas de recuperación y rehabilitación de tuberías y su ciclo de vida El uso de técnicas de visualización como cubos espacio-temporales permitiría al ingeniero de integridad tener una perspectiva de fácil entendimiento sobre el estado actual de la tubería y su proceso de cambio a través del tiempo. Dicho estado se deriva de cambios en las características que describe la tubería; de allí que obtener acceso a una visualización comprensible de los datos relevados por un dispositivo de ILI, dan la capacidad al ingeniero de integridad para generar un conjunto de estrategias, acciones y planes que ayuden a mitigar el riesgo asociado con la posible ruptura y los daños causados por un defecto en la tubería, que por lo general son defectos que han evolucionado a través del tiempo.

El desempeño de las herramientas de ILI representa su capacidad para identificar y valorar la pérdida de tamaño de la pared, defectos planares (grietas), abolladuras y defectos de 14

fabricación. Se representa por un número de parámetros que incluyen: La probabilidad de detección, la probabilidad de identificación correcta, probabilidad de falsa llamada, valor predictivo positivo y la tolerancia de tamaño. Una evaluación realista de estos parámetros es esencial para el uso eficaz de los datos ILI para gestionar la integridad de la tubería con respecto a varios tipos de defectos. La recolección de estos datos desde una herramienta ILI se realiza periódicamente sobre la sección o incluso toda una tubería; generando de esta manera, un conjunto de datos que evoluciona con la información necesaria para la toma de decisiones y acciones en relación con el mantenimiento de la canalización.

Teniendo en mente que todas las tuberías son susceptibles a la posibilidad de daño por corrosión y que este es un proceso dependiente del tiempo que apunta al adelgazamiento gradual de las paredes de las tuberías; que, si no es corregido a tiempo, eventualmente causará una falla en la pared de la tubería. Dada la naturaleza de la corrosión, la probabilidad de fallo aumentaría con el tiempo.

Una manera de determinar si una característica de falla identificada en la tubería está creciendo es realizar una comparación con anteriores ILI, el análisis de las condiciones de funcionamiento entre las inspecciones. Algunas herramientas en el mercado proveen la capacidad de comparar dos ILI separadas en el tiempo, a partir de las características identificadas en la tubería sobre un contexto linear, mas no sobre un contexto geográfico.

El ingeniero de integridad estará en capacidad de tomar decisiones más acertadas si cuenta con la posibilidad de apreciar cómo los cambios en la tubería dentro de un ámbito espaciotemporal se han gestado. La visualización de los datos recolectados a través de las ILI, es una ventana al reconocimiento de patrones en el surgimiento de amenazas en las tuberías.

La visualización de las ILI a través de cubos espacio-temporales podría soportar la comparación de propiedades espaciales, temporales y dinámicas que afecten las tuberías involucradas en el transporte de gas y petróleo. Los cambios en los atributos que describen los aspectos físicos de la tubería son el medio para que el ingeniero de integridad identifique la posible afectación de la misma por efectos de la corrosión.

La visualización de los cambios dentro de un espacio de tiempo en un cubo espaciotemporal es una evidencia de como las medidas de mitigación, prevención y reparación 15

afectan la tubería. No es solo la oportunidad de identificar los niveles de degradación de eficiencia de la tubería; por el contrario, es una ventana a las características que indican que la tubería se encuentra en un estado aceptable para la operación bajo los niveles de productividad esperados.

La superposición de la información de las ILI es útil para la comparación de las características temporales, espaciales y dinámicas de la tubería a través del tiempo.

Amenazas dependientes del tiempo incluyen la corrosión interna y externa, así como corrosión bajo tensión. Estas son las principales amenazas dirigidas por evaluaciones constantes y periódicas, incluidas las herramientas de inspección en línea, evaluación continua y; en algunos casos, las pruebas de presión. Una revisión de la historia de la presión de operación para tuberías de transmisión de gas indica que los ciclos de presión son mínimos tanto en magnitud y frecuencia. Por lo tanto, los segmentos de tubería no han experimentado fatiga cíclica. En consecuencia, dado que estas amenazas no se están produciendo, la amenaza de un defecto de fabricación se considera estable.

Frente a lo expuesto anteriormente, una herramienta que facilite la visualización de los datos recolectados a través de los diferentes métodos de inspección en línea de tuberías de petróleo y gas se hace necesaria. La celeridad con que el ingeniero de integridad pueda extraer información proveniente de datos geo-referenciados provenientes de las herramientas de inspección en línea, es factor decisivo para la toma de decisiones y elaboración de planes de mitigación, rehabilitación y recuperación de tuberías de transporte. Ésta celeridad depende en gran medida de las herramientas involucradas y la cantidad de procesos que se deben llevar a cabo para la interpretación de los datos existentes, de allí que un artefacto que reduzca el tiempo empleado para el análisis visual de los datos recolectados ayudará a reducir el tiempo requerido por el ingeniero de integridad para cumplir con su cometido.

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1.5. ALCANCE Se espera con este trabajo analizar la validez de la utilización de cubos espacio-temporales en el análisis visual de los cambios que sufre a través del tiempo una tubería para el transporte de petróleo y gas.

Para cumplir con lo propuesto se llevará a cabo la elaboración de una herramienta de software que construya una representación en 3D de la tubería y de sus cambios.

Las características que describen la tubería; así como los datos referentes a los cambios que sufre la misma, serán almacenadas en una geobase de datos relacional que implementará el modelo de datos para tuberías de ArcGIS. Aunque existen otros modelos o estándares que permiten el almacenamiento estructurado de estos datos, no es un factor decisivo en el proceso de investigación la variación del modelo o estándar de almacenamiento usado.

Dada la sensibilidad de los datos por parte de las empresas transportadoras de petróleo, gas y sus derivados, los datos utilizados en este estudio serán fabricados siguiendo las características descritas en el modelo de datos para tuberías de ArcGIS, así como las plantillas de datos que los operadores de dispositivos de inspección en línea utilizan para entregar los resultados de sus operaciones.

Se creará un prototipo que en conjunto con la herramienta comercial ArcDesktop, funcionando como un Add-In, permita la visualización de los datos anteriormente descritos.

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2. REVISIÓN DE LA LITERATURA

2.1. MARCO HISTÓRICO Desde principios de siglo, algunos autores han sugerido el uso de modelamiento espaciotemporal para la comprensión de los conceptos espacio-tiempo. Así mismo el modelamiento de abstracciones como estados, eventos y episodios tal y como se usan en dominios específicos. Uno de los procesos específicos mencionados es la visualización de trayectorias utilizando el concepto desarrollado por Hägerstrand y sustentado por Andrienko (Koua y Kraak, 2004).

Pero no solo ha sido esta la aplicación de los cubos espacio-temporales de la cual se tenga conocimientos, esta herramienta ha demostrado gran versatilidad en varios ámbitos: Un trabajo que llama la atención utiliza cubos espacio-temporales para la restauración de videos antiguos que presentan líneas o rayones, así como la recuperación de datos perdidos en la digitalización de videos (Kumar, Gupta, y Venkatesh, 2014).

Los análisis de datos geoespaciales dependientes del tiempo requieren del correcto entendimiento de la distribución de los patrones de cambio y las relaciones entre los atributos de los datos con respecto, al espacio y al tiempo. Se mostró un ejemplo de visualización 3D que representa la variación en el tiempo de los datos y una adaptación de los sistemas de cubos espacio-temporales para generar las distribuciones espaciotemporales de los datos en un mapa geográfico. Aun así se hace notar, la desafiante tarea de poder visualizar de una manera holística las distribuciones espacio-temporales en datos geoespaciales que varían con el tiempo (Thakur y Hanson, 2010).

Los cubos espacio-temporales muestran el movimiento de un individuo con una línea trazada en el espacio tridimensional con los ejes XY que representan la ubicación y el eje Z representa el tiempo. Partiendo de esa representación, se ha utilizado para la visualización 18

del movimiento de poblaciones. Un ejemplo de este uso y que extiende las capacidades del cubo espacio-temporal al mezclarlo con mapas de flujo y mapas de flujo continuo donde el uso de flechas en clúster logra mostrar los lugares de población, direcciones, velocidades y volúmenes de una manera intuitiva. También viene con un parámetro que puede operar de forma explícita la precisión frente a la simplicidad, lo que permite que las imágenes se generen con un nivel deseado de complejidad, lo que es computacionalmente eficiente de calcular, incluso cuando se trata de millones de individuos. Además, se presentan las flechas sobre una malla 3D cuya "altura" representa la densidad de población que podrían mostrar la interacción entre la densidad de población y el movimiento (Kwan, Arrowsmith, y Cartwright, 2011).

Un interesante trabajo, fue el presentado por Orellana, Bregt, Ligtenberg, y Wachowicz (2012), donde se propuso una manera de explorar los movimientos colectivos de los visitantes de un área natural recreativa, basados en los datos GPS. En este trabajo, se definió el concepto de movimiento colectivo como las propiedades agregadas del movimiento de muchas personas en un espacio y tiempo determinado, no el movimiento de grupos específicos de personas que se desplazan juntas. La representación del flujo de los visitantes a un área recreacional; definido como el movimiento agregado de la gente visitando diferentes lugares y una secuencia generalizada, sin tener en cuenta la ruta seguida por cada individuo. Este flujo fue representado a través de un cubo espaciotemporal modificado para que el orden de secuencia de las visitas estuviera representado en el eje Z. Esta representación visual muestra la estructura general del flujo a nivel global, así como la parte local del movimiento, los elementos individuales del flujo representan las relaciones entre los lugares. Esto ayuda al análisis de la forma en que las personas utilizan la zona e interactúan con diferentes características geográficas (Orellana et al., 2012).

En otro campo de estudio vamos a encontrar casos como el del análisis del movimiento ocular: Al analizar los datos de movimiento ocular, métodos de análisis regulares a menudo no tienen en cuenta la dimensión temporal más que el habitual. Tres componentes esenciales constituyen los datos de movimiento ocular: Posición de la fijación (X, Y) además el momento de la fijación (T), estos son exactamente los mismos tres componentes que conforman el cubo espacio-temporal de Hägerstrand. Analizar la dinámica de movimientos 19

oculares es un reto, en particular con los estímulos dinámicos y cambiantes. De allí que se explora la posibilidad de utilizar un STC para visualizar los datos del movimiento ocular que permite una mejor exploración de los datos en las tres dimensiones pertinentes; la posición de la fijación (X, Y) y el tiempo de fijación (T) (Nossum, 2013).

Los cubos espacio-temporales han sido utilizados en campos como la arqueología, donde se demostró que la facilidad de uso del cubo espacio-temporal permite clasificar eventos (Feliciano Santiago, 2008), donde uno de los principales intereses sería la visualización de los mismos de acuerdo con las culturas a las cuales pertenecían dentro de un campo de estudio.

Es posible llevar el cubo espacio-temporal a otros niveles. Uno de ellos es el cubo multivariado. Un ejemplo claro del uso de este tipo de cubos espacio-temporales se evidenció en la representación de datos epidemiológicos llevado a cabo por Nguyen, V.P. Tran., Ngo, T. Tran y L (2013) donde incluían tiempo, ubicación y dimensión, donde la ubicación es la zona epidémica, y la dimensión el número de persona infectadas. El uso de este cubo no solo permitió la detección del estado de una epidemia, sino también responder a tareas analíticas basadas en gráficos de visualización de la tabla de datos. El cubo multivariado para la visualización de datos epidémicos permite determinar un componente de la tríada "Qué - Dónde - Cuándo" cuando se tienen los otros dos.

2.2. MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL Los procesos que definen la integridad de una tubería involucrada en el transporte de gas y petróleo requieren el uso de conjuntos de datos provenientes de la revisión física de dicha tubería. Estos conjuntos de datos son obtenidos periódicamente con el fin de analizar los cambios que en la tubería se presentan. Las revisiones físicas que se efectúan sobre las tuberías se conocen como ILI. Esta colección de datos sensibles al tiempo y geo localizados es la base para la toma de decisiones acerca del mantenimiento y operación de las tuberías (Walker, 2010).

Las ILI – ya sean geográficamente localizadas o a través de referenciamiento lineal – proveen datos que incluyen índices de corrosión, presión máxima permitida de 20

funcionamiento, deformaciones por flexión, etc. Estos datos son recabados por PIG’s, que circulan dentro de las tuberías detectando cambios físicos que puedan comprometer la integridad de la tubería, tales como reducciones en el grosor de las paredes causadas por corrosión. Usada adecuadamente, este tipo de tecnología permite medir la localización de este tipo de problemas a lo largo de miles y miles de millas de tuberías enterradas, de la misma manera que su severidad (Walker, 2010).

Ya algunos trabajos como el de Andrienko G, Andrienko N, Schumann, y Tominski (2014, p.

157) mencionan el uso de cubos espacio-temporales, como una técnica en la representación de trayectorias. Podría pensarse en el uso de dichos cubos para la representación de las tuberías de transporte de hidrocarburos. Ahora bien, nuevos enfoques en la representación geográfica son requeridos para una efectiva extracción de características en conjuntos grandes de datos geoespaciales y para la representación de las estructuras y procesos subyacentes (Koua y Kraak, 2004).

Thakur y Hanson (2010) enuncian que la aplicación primordial de los cubos espaciotemporales es la visualización de datos basados en eventos, datos similares a los recolectados a través de las ILI. También hacen notar que se han utilizado para la visualización de datos variantes en el tiempo, que están asociados con un dominio lineal continuo y temporal; estas son características en las cuales los cambios que suceden en las tuberías debido a la corrosión y factores externos, encajan a la perfección.

Conjuntos de datos temporales son omnipresentes, pero muy difíciles de visualizar, especialmente conjuntos de datos ricos que involucran más de una dimensión, además del tiempo. De allí que en algunos estudios se propone una manera simple de describir visualizaciones temporales basado en las conceptos de los cubos de espacio-tiempo (Bach, Dragicevic, Archambault, Hurter, y Carpendale, 2014).

2.2.1. Geografía temporal Un SIG provee una serie de herramientas, entre las cuales algunas se enfocan en la ubicación de los elementos, y estos sistemas están orientados a responder las preguntas Qué y Dónde. Pero no podemos cerrar los ojos al hecho de que los usuarios de los SIG

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apuntarán a solucionar las preguntas Qué, Dónde y Cuándo (N. Andrienko, Andrienko, y Gatalsky, 2003).

El framework desarrollado por Peuquet (1994) incluye los tres componentes básicos de los datos espacio-temporales: Ubicación, tiempo y objetos; los cuales le permiten al usuario el componer las preguntas necesarias para lidiar con los procesos espacio-temporales: 

Cuándo + Dónde → Qué: Describe el objeto o conjunto de los mismos que están presentes en una ubicación o conjunto de ubicaciones definidas a un tiempo o grupo de tiempo dados.



Cuándo + Qué → Dónde: Describe la ubicación o conjunto de las mismas ocupadas por un objeto u objetos dados a un tiempo o grupo de tiempos dados.



Dónde + Qué → Cuándo: Describe un tiempo o grupo de tiempos en los cuales un objeto o conjunto de los mismos ocuparon una ubicación o grupo de ubicaciones definidas.

Ujang y Rahman (2013) plantean que la respuesta a la pregunta Cuándo puede ser enfocada a una situación que ya sucedió (Información 3D histórica) o a una situación que tendrá lugar en el futuro (Planeación y predicción 3D). La pregunta que se plantea relativa al Cuándo, está relacionada con un intervalo de tiempo, en el cual se espera observar un cambio ya sea espacial o de atributos puntuales del objeto de estudio.

Los objetos temporales 3D son posibles de clasificar de varias maneras, las características de un objeto que se dice ser dinámico pueden ser definidas de varias formas (Ujang y Rahman, 2013): 

Objetos en movimiento: Los objetos pueden ser creados y destruidos y son libres para moverse y cambiar sus atributos.



Campos dinámicos: Cada punto del espacio-tiempo tiene un valor para cualquier número de campos.



Objetos elásticos estáticos: Los objetos pueden ser creados y destruidos, estos objetos tienen extensión y atributos dinámicos.



Objetos en movimiento elásticos: Los objetos pueden ser creados, destruidos, desplazados y cambiar su extensión.

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

Objetos en movimiento elásticos con variación interna: Mezcla de campos y objetos dinámicos.



Híbridos: Cualquier combinación de los puntos de vista anteriores.

Los objetos observados en las ILI se acomodan a la descripción de los objetos de campos dinámicos, ya que para cada punto en las trayectorias de las tuberías los campos de la información recolectada por los marranos de inspección tienen un valor especifico.

Como ya lo mencionaron K. Rao, Govardhan y Rao (2011) los objetos espaciales son caracterizados por su posicionamiento; su forma y sus atributos espaciales, los atributos espaciales son las propiedades del espacio sobre el cual los objetos se ubican, de allí que cualquier objeto situado sobre ciertas posiciones, heredará los atributos del área en el cual están ubicados. Los objetos espacio-temporales capturan simultáneamente los aspectos espaciales y temporales de los datos y manejan el cambio de las geometrías a través del tiempo. De una manera simple pueden ser representados por una tupla de cuatro elementos: ObjectID, geometría, tiempo y atributos.

Los cubos espacio-temporales son un concepto introducido por Hägerstrand (1970) como parte de un modelo espacio-temporal, en el cual también se incluían los caminos o trayectorias espacio-temporales. Así mismo y de manera explícita se definió un método llamado el “acuario espacio-temporal” con el propósito de representar las personas en el espacio y el tiempo. El ambiente de modelamiento allí descrito toma la forma de un cubo; donde los dos ejes horizontales son usados para representar las coordenadas geográficas (X, Y) y donde el eje vertical se usa para representar la dimensión del tiempo, como se aprecia en la Figura 1.

23

Figura 1. Cubo espacio-temporal con elementos de la geografía temporal (Moore, Whigham, Holt, Aldridge, y Hodge, 2003).

El cubo espacio-temporal permite la visualización de los siguientes elementos geográficos: 

Lifeline: Trayectoria que describe el movimiento de un objeto, donde la pendiente de la línea representa la velocidad del movimiento.



Prism: Indica la ubicación de que puede llegar a tener un objeto en cierto periodo de tiempo.



Bundle: Grupo de algunas ubicaciones de las trayectorias que representan una posible interacción.



Station: Línea vertical que representa un objeto estacionario en el tiempo, la mayoría de veces se representa como un cilindro vertical.



Domain: Área de control que cumple una función de contenedor para restringir los objetos dentro o fuera de un perímetro definido.

La geografía temporal centra sus estudios en el comportamiento espacio-temporal de los individuos, pero en su desarrollo no se ha limitado solo a ellos. La geografía temporal de Hägerstrand ve el tiempo y el espacio como dos entidades inseparables. Los caminos descritos por un objeto que se desplaza a través del tiempo se conocen como trayectorias espacio-temporales (Kraak, 2003).

24

Hedley (1999), dentro de un ambiente SIG desarrolló una aplicación para la exposición a peligros radiológicos. Algunos marcos de trabajo de objetos en movimientos como los propuestos por Hornsby y Egenhofer (2002) tienen como objeto de estudio las trayectorias espacio-temporales.

La Geovisualización integra enfoques de visualización científica, cartografía, análisis de imágenes, visualización de la información, EDA y los SIG para proporcionar la teoría, métodos y herramientas para la exploración visual, análisis, síntesis y presentación de los datos geoespaciales (MacEachren y Kraak, 2001). En este contexto, Kraak (2003) también menciona que se requiere que el diseño cartográfico y la investigación presten atención a las interfaces de interacción persona-ordenador, y revivir la atención para la usabilidad de sus productos.

Un cubo espacio-temporal es una representación conceptual que ayuda a pensar en técnicas de visualización de datos temporales, no solo en visualizaciones 3D. Renderización en 3D es esencialmente una operación de aplanamiento del cubo, pero no desde sus ejes, en su lugar se hace de un plano que no es ortogonal a los ejes principales del cubo; esta operación puede involucrar proyección no-ortográficas, 3D shading, etc. (Bach et al., 2014).

El cubo espacio-temporal ofrece buenas oportunidades visuales para el estudio de la relación entre el tiempo, el espacio y las variables adicionales. Especialmente la opción de cambiar las variables a lo largo de los ejes de cubos hace que sea una buena herramienta.

Sin embargo, las vistas adicionales pueden aclarar la naturaleza de las trayectorias espaciotemporales visualizadas. Un estudio (Gatalsky, Andrienko, y Andrienko, 2004) mostró que la visualización de cubos espacio-temporales permite detectar secuencias de eventos que ocurrieron cerca en el espacio dentro de intervalos cortos de tiempo. Sin embargo, la visualización del cubo sería menos útil sin el enlace a un mapa resaltando simultáneamente los símbolos correspondientes.

Frente a lo anterior, Kristensson et al (2013) encontraron que el cubo espacio-temporal es una herramienta que dificulta al usuario novato el responder correctamente preguntas simples del Qué, Cómo y Cuándo, pero reduce el tiempo de respuesta en usuarios novatos 25

al responder preguntas que requieren un entendimiento holístico de los patrones espaciotemporales en conjunto de datos. Estos resultados demostraron que el uso de los cubos espacio-temporales proporcionan una ventaja en la transmisión de datos espaciotemporales complejas a los usuarios. Adicional a ello el estudio conducido por Kveladze y Kraak (2012) encontró que expertos en geografía humana que no tenían experiencia con cubos espacio-temporales, al usarlos vieron nuevas oportunidades de uso para esta herramienta debido a la visualización de los datos desde una perspectiva diferente, adicional a ello se probó que los expertos identificaron beneficios al trabajar con los cubos espacio-temporales.

Las aplicaciones espacio-temporales se pueden clasificar en tres grandes categorías (Pfoser y Tryfona, 1998) basadas en el tipo de datos que manejan: Aplicaciones que tratan con el cambio de ubicación de los objetos espaciales con el tiempo. Las aplicaciones que tratan con el cambio de forma de los objetos espaciales con el tiempo. Las aplicaciones que tratan con tanto cambio de ubicación y forma de los objetos espaciales con el tiempo. Además a lo anteriormente expuesto, los procesos de administración de información espaciotemporal se enfrentan a nuevos requerimientos de modelamiento (Rao et al., 2011) como la necesidad de la representación de objetos con una posición en el espacio y una existencia a través del tiempo. Como ejemplo de ello tenemos las tuberías de transporte de petróleo y gas, que ocupan cierta parte del espacio a determinado tiempo dentro de los sistemas de información del manejo de integridad de transporte de petróleo y derivados.

2.2.2. Estructura de oleoductos 2.2.2.1.

Definición de un sistema de tuberías

Los productos generados a través de la explotación petrolífera, tales como el petróleo crudo y el gas natural requieren ser transportados del punto de extracción a las plantas de refinamiento. Las empresas operadoras de transporte de hidrocarburos, se pueden basar en diferentes medios, pero uno de ellos –el más usado- son los sistemas de tubería.

26

Como Truyols (2008) lo plantea, el transporte a través de las tuberías es el manejo de fluidos, o en su efecto materiales fluidificados, de una manera continua a través de una tubería que hace el papel de vehículo y de vía al mismo tiempo.

El trasporte de hidrocarburos a través de tuberías comienza a mediados del siglo XIX, en Estados unidos de América en 1865 (Truyols, 2008) haciendo de éste uno de los medios predominantes de transporte de materiales derivados del petróleo. El propósito de este medio es el de llevar una cantidad de producto del sitio A al sitio B con el menor costo posible y sin alterar las características de calidad del producto que se está movilizando.

Esta forma de transporte se caracteriza por su bajo consumo de energía comparado con otros modos de transporte, ya que no se involucran los llamados pesos muertos ni el retorno de medios en vacío.

Una tubería se considera como “Todas las partes de las instalaciones físicas a través de las cuales el gas se mueve durante su transporte, incluyendo tuberías, válvulas, uniones, arandelas (incluyendo la tornillería y las juntas), reguladores, buques de transporte, amortiguadores de pulsaciones, válvulas de alivio, y otros accesorios conectados a la tubería, compresores, estaciones de medición, estaciones reguladoras y ensamblajes fabricados. Incluidos dentro de esta definición están las líneas de transmisión de gas y recolección, incluyendo accesorios, que están instalados en alta mar, para el transporte de gas desde las instalaciones de producción a lugares en tierra y a equipos de almacenamiento de gas del tipo tubería sellada, que se fabrican o se forjan de tuberías o son fabricados a partir de tuberías y uniones.” (American Society of Mechanical Engineers, 2013a). La definición anterior que se encuentra en la norma para tuberías de gas, también aplica para oleoductos. Además las operaciones que realizan las tuberías de petróleo y gas son en esencia iguales; ya que cumplen con la misma función, presentan los mismos servicios y siguen las mismas leyes de la física (Miesner, 2006).

Miesner (2006) también enuncia que las tuberías han sido subcategorizadas por la industria en Crude Oil Gatering Lines y Crude Oil Main Lines, y de forma paralela las líneas de gas se clasifican como Natural Gas Gathering Lines, Natural Gas Transmission Lines y Local Distribution Lines, como se observa en la Figura 2.

27

Figura 2. Clasificación de tuberías e instalaciones (Miesner, 2006, p. 2).

Están disponibles para la industria petrolera una serie de estándares que pretenden definir las estructuras de los modelos de datos, los sistemas de referencia de coordenadas y los metadatos asociados a los anteriores.

En el sector petrolero encontramos los siguientes estándares: 2.2.2.2.

Public Petroleum Data Model (PPDM)

Este estándar es desarrollado y mantenido por la asociación PPDM, la cual es una sociedad sin ánimo de lucro cuya misión radica en el desarrollar y mantener estándares para la industria petrolera. Muchas empresas del sector energético y petrolero han adoptado estos estándares para gestionar los datos corporativos de una manera neutral y ajena a cualquier vendedor. Esto ha permitido a las compañías desarrollar un almacenamiento único para todos los datos corporativos los cuales pueden ser integrados con gran variedad de productos y servicios (Professional Petroleum Data Management (PPDM) Association., 2014).

28

2.2.2.3.

Pipeline Open Data Standard (PODS)

Esta es una iniciativa independiente, de un modelo de base de datos que se aplica a los sistemas de tuberías utilizados para la adquisición, transmisión y distribución de gasolina y otros líquidos, al mismo tiempo que gas natural. La asociación PODS, asociación sin ánimo de lucro, fue la creadora de este estándar y es la encargada de mantener estándares para los datos y los formatos de intercambio de información en la industria de las tuberías.

2.2.2.4.

Seabed Survey Data Model (SSDM)

Las compañías petroleras y de gas buscan gestionar la información de datos recolectados en el lecho marino basados en prácticas y principios de administración de geo información sonora. La asociación internacional de productores de petróleo y gas crearon una fuerza de trabajo para la creación de un modelo de datos SIG para la recolección de datos del lecho marino, el SSDM puede ser usado como un estándar para el intercambio de datos o como un modelo para la gestión de los datos de lecho marino al interior de las mismas compañías (OGP’s Geomatics Committee, 2014).

2.2.2.5.

ArcGIS Pipeline Data Model (APDM)

Esta plantilla de base de datos está diseñada para el almacenamiento de información perteneciente a las características encontradas en las tuberías de extracción y transmisión, especialmente aquellas usadas en los sistemas de transporte de líquidos y gases. Dicha plantilla está expresamente diseñada para la implementación de ella sobre una geo base de datos ArcGIS, la cual se procederá a usar con herramientas ESRI. Esta plantilla está concebida para ser implementada por usuarios ArcGIS más que como un estándar transversal a cualquier plataforma.

Los principales mandatos que rigieron APDM determinaban que éste fuera un punto de partida, no de finalización. Definía objetos y atributos centrales que describían de manera efectiva el manejo de stationing, además de un conjunto de objetos en los cuales, la mayoría por no decir todas, las características que definen un sistema de tuberías pueden ser categorizadas. Partiendo de lo anterior cualquier compañía podría agregar características al modelo, modificar las características existentes en el modelo, o si es necesario quitar aquellas características que no se ajustaran al negocio. Teniendo en cuenta que fue diseñado para trabajar con tuberías que usan posicionamiento por 29

stationing y coordenadas XY para ubicar la posición de características a lo largo de la tubería, este modelo permite el uso de características y bondades de productos ESRI tales como: Múltiples formas de referenciamiento lineal, tecnologías de medición y procesos de ruteo,

organización

de

las

características

de

la

tubería

de

una

manera

jerárquica/geográfica, enlazamiento a sistemas externos como ERP, sistemas gestores de documentación y sistemas gestores de tareas (APDM Standing Committee, 2014).

El método principal para personalizar y acceder a los datos almacenados en APDM es a través de la tecnología de la base de ESRI ArcGIS y su modelo de componente subyacente, ArcObjects ™. Aunque el contenido y la tecnología subyacente de las PODS, ISAT e ISPDM y la APDM son similares, los métodos de acceso utilizados para manipular la estructura y el contenido de estos modelos son muy diferentes (ESRI, 2014b).

APDM se inició en 2002. La propiedad intelectual del APDM es propiedad de ESRI. La última versión de APDM fue la versión 5.0 lanzada en el año 2012, y durante la Esri Petroleum GIS Conference que se llevó a cabo en Houston, Texas, del 7 al 8 de mayo de 2013 se hizo el anunció del lanzamiento de la versión 6.0 (Veenstra, 2013).

2.2.3. Pigging Un PIG o marrano es un instrumento que se introduce en una tubería y viaja a través de ella, usando el fluido como medio para cumplir con una función específica dentro de la tubería, esta funcionalidad puede ser (a) de utilidad, que llevan a cabo funciones tales como la limpieza, la separación de los productos en línea o deshidratación de la línea; (b) los de inspección en línea que se utilizan para proporcionar información sobre la condición de la tubería y la extensión y localización de cualquier problema (tal como la corrosión por ejemplo) y (c) los cerdos de destinación especial, tales como tapones para el aislamiento de tuberías (The Pigging Products and Services Association, 2014).

El nombre de PIG o marrano no tiene una etimología clara, algunos autores como Tiratsoo (1992) plantean que el nombre se le dio debido al sonido que generaban los primeros dispositivos al pasar por la tubería. Otras fuentes hablan del acrónimo ingles de Dispositivo

30

de Intervención de Tuberías – PIG, Pipeline Intervention Gadget (The Pigging Products and Services Association, 2014).

El estándar ASME define ILI como “un método de valoración de integridad usado para localizar y caracterizar preliminarmente las indicaciones de pérdida de metal en una tubería” (American Society of Mechanical Engineers, 2013b, p. 17).

Un tipo de ILI, realizadas con “marranos inteligentes” brindan un conjunto de datos, que al día de hoy pueden llegar a ser suficientes para determinar el estado de una tubería, dándole al operador de la tubería la información necesaria para decidir los procesos de rehabilitación a seguir y las subsecuentes inspecciones para garantizar el correcto funcionamiento de la tubería. Una estrategia de gestión de riesgos podrá ser entonces desarrollada para ayudar a priorizar las anomalías; por tanto, evitando costosas sustituciones de tuberías.

Las ILI complementadas por otras técnicas de inspección aplicadas externamente son actualmente el método de elección para requisitos de inspección. Muchas regulaciones recomiendan o exigen el uso de herramientas inteligentes de ILI (American Society of Mechanical Engineers, 2013b).

Las tecnologías de inspección que se pueden encontrar hoy en día pueden resumirse en el cuadro sinóptico de la Figura 3.

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Ruta de tubería

Movimiento Mapeo Análisis de deformación Etc.

Corrosión Inspecciones de Perdida de Metal

Calibración Medida de Grosor de pared

Inspecciones en Línea

Agrietamiento por fatiga Inspección de Fisuras

Agrietamiento en soldaduras SCC, HIC Falta de redondez

Inspección Geométrica

Ovalidades

Hundimientos

Figura 3. Clasificación de inspecciones en línea.

Las ILI proporcionan una serie de informaciones que básicamente son la descripción geométrica de una falla o una anomalía en la tubería. La descripción de dicha anomalía se da por longitud (describe que tan larga es la anomalía), profundidad, amplitud, posición circunferencial (orientación) y posición longitudinal (ubicación de la anomalía a lo largo de la tubería) entre otras.

La evaluación de la integridad e idoneidad de la misma son el propósito de investigaciones que a su vez juegan un papel importante en la definición y optimización del mantenimiento y los posibles procedimientos de rehabilitación. Dos cuestiones de extrema importancia en este contexto son las especificaciones de defectos (probabilidad de detección, probabilidad de identificación) alcanzados y la cuestión de la precisión de la medida (nivel de confianza).

32

Cualquier anomalía o defecto deben ser detectados e identificados antes de que tenga un efecto perjudicial sobre la integridad de una determinada línea o sistema de tuberías. La presión interna de un oleoducto inducirá un estado de estrés mecánico en la pared de la tubería. En gasoductos de alta presión las tensiones circunferenciales y axiales suelen ser de mayor relevancia. Como los análisis de esfuerzos nos lo muestran, una reducción en el área de soporte de carga aumentará las tensiones locales. Esta es la razón por la cual la corrosión; en particular, o la pérdida de metal en general tienen un efecto negativo sobre la integridad de una tubería. El soporte de carga área de la sección transversal de la pared de la tubería se reduce y, posteriormente, aumenta la tensión; este es un escenario en el que las tensiones locales en cualquier punto de la línea superan el límite de elasticidad y esta situación se debe evitar. Las grietas deben ser encontradas y de manera ideal, definir su tamaño, antes de que alcancen un determinado tamaño crítico específico. En la mecánica de fracturas este tamaño crítico es el límite entre tener una grieta sub-crítica que se detendrá, si la carga externa se reduce o elimina y el rápido crecimiento de grietas es impulsado por la energía almacenada, independientemente de la carga externa. Si bien la pérdida de metal o grietas no se identifican en el tiempo adecuado pueden producirse inestabilidades plásticas o fracturas. Evaluación de la integridad moderna sigue un enfoque de “aptitud-para-uso”. Una entrada importante que se requiere en el proceso es la geometría de cualquier falla o anomalía presente. Es la misión de la inspección en línea el detectar, medir y localizar las características, proporcionando así la entrada geométrica requerida. Como consecuencia, esta es también la justificación del uso de las inspecciones en línea. Sólo la inspección en línea puede revisar una tubería, ofreciendo una cobertura completa de la superficie de la tubería o el volumen total de la pared del tubo (Barbian y Beller, 2012).

2.2.4. ArcGIS Desktop Add-In Los Add-In son una manera de agregar funcionalidad a una aplicación; en el caso de ArcGIS Desktop, la creación de Add-Ins se basa en un modelo organizado y centrado en la lógica del negocio. Todas las funcionalidades a las cuales el usuario tiene acceso a través de la interfaz gráfica pueden ser utilizadas a través de código usando referencias a ArcObjects.

Una ventaja adicional de los Add-In creados con ArcObjects es el modelo de entrega e 33

instalación para usuario final, el cual está orientado a una fácil distribución de funcionalidad (Amirian, 2013).

El modelo de Add-In’s para ArcGIS Desktop proporciona al desarrollador un marco declarativo para la creación de un conjunto de personalizaciones convenientemente empaquetadas en un solo archivo comprimido. Los Add-In son añadidos al sistema simplemente copiando a una carpeta conocida. Los complementos también se pueden compartir entre los usuarios dentro de una organización utilizando un recurso compartido de red (ESRI, 2014c).

La documentación técnica de ArcObjects especifica que un Add-In está compuesto por un conjunto de partes, incluyendo la metadata de las mismas en un archivo XML donde se incluye la descripción del mismo Add-In, las personalizaciones que este recibe, imágenes, datos adicionales y código compilado. Todas estas partes están incluidas en un archivo comprimido con la extensión esriaddin.

Para la creación de Add-Ins se utilizan técnicas de programación declarativa e imperativa.

El archivo XML que se mencionó anteriormente es la parte declarativa, y describe todos los aspectos estáticos del Add-In; incluyendo títulos, información sobre herramientas, ayuda, imágenes y datos iniciales de diseño. Esta división en porciones en los aspectos declarativos y de programación incrementa la flexibilidad, reduce y simplifica la carga de codificación en los desarrolladores, y en general hace que el desarrollo y el mantenimiento sea más fácil (ESRI, 2014c).

Dentro de la definición de un Add-In se encuentra el archivo Config.xml ubicado en la raíz del archivo del Add-In, dicho archivo contiene la descripción y la declaración de las personalizaciones definidas. La información de los procesos de localización de dicho archivo, también deben encontrarse allí, siendo uno por cada lenguaje que el Add-In soporte. La mayoría de Add-In también tienen una carpeta Install. Todo en la carpeta de instalación se descomprime en una ubicación temporal en el equipo del usuario. El propósito principal de la carpeta Install es mantener el código ejecutable (la parte activa) del complemento.

34

2.3. MARCO METODOLÓGICO La metodología conocida como Design Science Research in Information Systems de la cual Hevner y Chatterjee (2010) afirman que los SI buscan la divulgación del conocimiento y que para tal fin se diferencian dos corrientes de la ciencia: Una orientada a los procedimientos y otra orientada al diseño. La ciencia orientada a los procedimientos busca crear y justificar teorías, mientras que la ciencia orientada al diseño se basa en la ingeniería, identifica problemas y crea innovación. Los artefactos de los sistemas de información son construcciones (símbolos y vocabulario), modelos (abstracciones y representaciones), métodos (prácticas y algoritmos) e instancias (prototipos e implementaciones).

El diseño de investigación científica está orientado tanto a los procesos como a los artefactos, y se describe el proceso de diseño como un ciclo que involucra el desarrollo de artefactos como su evaluación para comprender mejor un problema.

Es así como Hevner y Chatterjee (2010) plantean una guía para la ciencia orientada al diseño en los sistemas de información, la cual incluye: Guía del diseño de artefactos: Producir artefactos viables en términos de un constructor, un modelo, un método o una inicialización. Relevancia del problema: El objetivo es desarrollar soluciones basadas en tecnología para problemas importantes y relevantes de las organizaciones. Diseñar la evaluación: Utilidad, calidad y eficacia de un artefacto debe ser rigurosamente demostrada a través de una evaluación de los métodos. Estos métodos son: Evaluación, observación, experimentos, pruebas, y descripciones. Contribución de la Investigación: El diseño de artefactos, funciones o metodologías debe ser claro y verificable. Rigor de la investigación: Generar confianza en la aplicación de métodos rigurosos de construcción y evaluación de diseño de artefactos. Diseño como un proceso de búsqueda: Artefactos efectivos requieren satisfacer la finalidad y el ambiente del problema que quiere solucionar. Comunicar la investigación: Debe ser bien presentada periódicamente tanto en los niveles de tecnología como de gerencia.

El diseño de investigación científica (DSR) (Hevner y Chatterjee, 2010); (March y Smith, 1995) en la investigación de los SI busca desarrollar nuevos conocimientos generalizables acerca de los procesos de diseño, productos de diseño, y artefactos diseñados mientras se 35

resuelven los problemas de organización con nuevas prácticas de trabajo basado en IT. Aunque DSR es todavía relativamente joven como enfoque de investigación, los profesionales han producido información útil sobre, por ejemplo, gestión de documentos (Wu, Gordon, y Fan, 2010), muestras comerciales (Moon y Ngai, 2010), la mejora del modelo de negocio en las agencias de viajes (Novak y Schwabe, 2009), y los sistemas de colaboración de diseño (Kolfschoten y De Vreede, 2009).

Los objetivos de esta investigación están orientados a la creación de un objeto tecnológico (un prototipo) enmarcado dentro de un SI, el cual apunta a utilizar la información propia y pertinente de organizaciones encargadas del transporte de petróleo y gas. Es válido decir que este trabajo está orientado más a la construcción de un artefacto tecnológico aplicando fundamentos teóricos, que a la validación de una tesis teórica.

La metodología genera un aprendizaje a través de la construcción (Kuechler y Vaishnavi, 2008), y es lo que se espera obtener con los objetivos planteados para el desarrollo de esta investigación.

2.3.1. Metodología de construcción del artefacto El proceso de construcción de un artefacto de software es descrito por Cataldi (2000) como la obtención de los requisitos del artefacto, el diseño del artefacto en cuestión, diseño preliminar y diseño detallado del mismo, implementación del software , pruebas, instalación en cliente, mantenimiento, y actualización del sistema.

Algunas organizaciones profesionales como el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) y la International Standards Organization/International Electrochemical Commission (ISO/IEC) han generado publicaciones acerca del ciclo de vida del software entre ellas Standard for Developing Software Life Cycle Proccesses (Estándar IEEE para el desarrollo de procesos del ciclo de vida del software) (IEEE, 1997).

2.3.1.1.

Metodologías Tradicionales

El modelo en cascada que se aprecia en la Figura 4, es el más conocido de los modelos de ciclo de vida de software, está basado en un modelo convencional de la ingeniería y está comprendido por las siguientes etapas (Pressman, 2015): 36

Ingeniería y Análisis del Sistema Análisis de los Requisitos Diseño Codificación

Prueba Mantenimiento

Figura 4. Modelo en cascada (Pressman, 2015).

Este modelo, aunque ampliamente conocido ha demostrado tener varias desventajas: 

Los proyectos reales en excepcionales casos siguen el flujo secuencial que propone el modelo.



Usualmente, es difícil para el cliente establecer explícitamente al principio todos los requisitos. El ciclo de vida clásico así lo requiere y presenta dificultades en acomodar posibles incertidumbres que pueden existir al comienzo de muchos productos.



El cliente debe tener paciencia. Hasta llegar a las etapas finales del proyecto no estará disponible una versión operativa del programa. Un error importante no detectado hasta que el programa esté funcionando puede ser desastroso.

Ahora bien el Modelo V (Figura 5), propuesto por el ministerio de defensa de Alemania (IABG Information Technology, 1995), es una especialización de modelo anterior propuesto:

37

Los planes de prueba son el nexo entre el

OPERACION

desarrollo y la verificación

Plan de

ANALISIS DE REQUERIMIENTOS

Pruebas

PRUEBA DE ACEPTACION

Validar requerimientos

DISEÑO DEL SISTEMA

Plan de Pruebas

PRUEBA DELSISTEMA

Verificar diseño

DISEÑO

Plan de

PRUEBA DE

DETALLADO

Pruebas

INTEGRACION

IMPLEMENTACION DE PROGRAMAS Y PRUEBA UNITARIA

Figura 5. Modelo V (IABG Information Technology, 1995).

Este modelo muestra una similitud con el modelo anterior en su primera mitad, la otra mitad describe un proceso de realización de pruebas asociadas a su contraparte anterior.

Es claramente identificable que este modelo agrega la verificación de cada una de las etapas propuestas en el modelo de cascada.

Las desventajas que se pueden identificar en este modelo como lo comenta Pressman (2015) son: El riesgo es mayor que el de otros modelos, pues en lugar de hacer pruebas de aceptación al final de cada etapa, las pruebas comienzan a efectuarse luego de haber terminado la implementación, lo que puede traer como consecuencia un “roll-back” de todo un proceso que costó tiempo y dinero. A pesar de todo lo antes mencionado, definitivamente se trata de un modelo más robusto y completo que el Modelo de Cascada, y puede producir software de mayor calidad que con el modelo de cascada.

Metodologías basadas en estos modelos como Rational Unified Process (RUP) o Microsoft Solution Framework (MSF) son ampliamente conocidas y enfocan gran parte del esfuerzo

38

en la creación de una extensa documentación del proceso como en el cumplimiento de un plan definido al principio del proyecto. 

Rational Unified Process (RUP)

Figueroa, Solis y Cabrera (2008, p. 2) definen que para esta metodología se cuenta con cuatro fases del ciclo de vida: Concepción, elaboración, construcción y transición.

Se identifica como desventajas de esta metodología que al momento de hacer una evaluación de riesgos, esta se vuelve compleja, presenta una flexibilidad que se torna excesiva en algunos proyectos y el cliente debe estar en capacidad de hacer una descripción detallada de los requerimientos para poder acordar un alcance del proyecto (Figueroa et al., 2008). 

Microsoft Solution Framework (MSF)

MSF es una metodología propuesta por Microsoft y dentro de su definición se encuentran cinco fases: Visión y alcances, planificación, desarrollo, estabilización e implantación (Figueroa et al., 2008).

La relación de las cinco fases está descrita gráficamente en la Figura 6 y cubre desde el desarrollo de la idea hasta el despliegue del producto.

Figura 6. Modelo del Proceso MSF (Microsoft Technet, 2005).

2.3.1.2.

Metodologías ágiles

Los métodos tradicionales y las metodologías que de ellos se desprenden, generan opiniones en pro y en contra; teniendo como base las opiniones en contra de las 39

metodologías tradicionales y las desventajas relacionadas con dichas metodologías, se genera una nueva vertiente de metodologías, llamadas las metodologías ágiles que como lo mencionan Figueroa et al (2008) se basan en dos aspectos: El retrasar las decisiones y la planificación adaptiva. 

Extreme programming

Extreme programming es una de las metodologías ágiles ampliamente conocida y se diferencia de las metodologías tradicionales anteriormente descritas porque está centrada más en la adaptabilidad que en la previsibilidad Las características principales de esta metodología están enmarcadas por un desarrollo iterativo e incremental, acompañado de una serie de pruebas unitarias y continuas.

Figueroa et al. (2008, p. 6) comentan acerca de esta metodología: “La simplicidad y la comunicación son extraordinariamente complementarias. Con más comunicación resulta más fácil identificar qué se debe y qué no se debe hacer”.

Al usar la metodología Extreme programming se hacen visibles ventajas como que ésta metodología es apropiada para entornos volátiles; debido a que un proyecto de desarrollo de software en el que se está preparado para la introducción de cambios, el costo de dichos cambios será menor; se definen iteraciones con objetivos cortos y alcanzables y hay una retroalimentación temprana de los usuarios. 

SCRUM

SCRUM es definido (Schwaber, 1997) como una metodología de gestión, mejora y mantenimiento de un sistema ya existente o prototipo de producción. Asume la existencia de un diseño y de código, que es prácticamente siempre el caso en desarrollo orientado a objetos debido a la presencia de bibliotecas de clases. SCRUM apuntará sus esfuerzos al desarrollo de sistemas totalmente nuevos o a la re-ingeniería de sistemas heredados.

En las palabras de Ken Schawer (1997), SCRUM no es una metodología, es un marco de trabajo. Eso quiere decir que SCRUM no define exactamente los pasos a seguir, pero plantea unos lineamientos flexibles que sirven como guía en el proceso de creación de software.

40

SCRUM tiene como principales características (Schwaber, 1997): 

Las primeras y últimas fases (planificación y de cierre) consisten en procesos definidos, en los que todos los procesos, las entradas y salidas están bien definidos.

El conocimiento de cómo hacer estos procesos es explícito. El flujo es lineal, con algunas iteraciones en la fase de planificación.



La fase de Sprint es un proceso empírico. Muchos de los procesos en la fase de Sprint no son identificados o controlados. Es tratado como una caja negra que requiere controles externos. En consecuencia, los controles; incluyendo la gestión de riesgos, se ponen en cada iteración para evitar el caos, al tiempo que maximiza la flexibilidad.



Las iteraciones en SCRUM se conocen como sprints, y estas son no lineales y flexibles. Cuando esté disponible, se utiliza el conocimiento del proceso explícito, de lo contrario se utiliza el conocimiento tácito de ensayo y error para construir conocimiento del proceso. Los sprints se utilizan para evolucionar el producto final.



El proyecto está abierto hasta la fase de cierre. La entrega se puede cambiar en cualquier momento durante las fases del proyecto de planificación y sprint. El proyecto sigue abierto a la complejidad del medio ambiente; incluyendo la competencia, el tiempo, la calidad y las presiones financieras, a través de estas fases.



La entrega se determina durante el proyecto basado en el medio ambiente.

La metodología SCRUM determina tres roles: Product Owner, Equipo de Desarrollo y ScrumMaster. Estos tres roles tienen como responsabilidad compartida el llevar a buen término los objetivos del proyecto de desarrollo. El Product Owner es la persona responsable del éxito del producto desde el punto de vista de los stakeholders1. El equipo de desarrollo está formado por todos los individuos necesarios para la construcción del producto en cuestión. Es el único responsable por la construcción y calidad del producto.

El equipo de desarrollo tiene tres responsabilidades tan fundamentales como indelegables.

La primera es proveer las estimaciones de cuánto esfuerzo será requerido para cada una

1

Stakeholder es un término inglés acuñado por (Freeman, 2010) en “Strategic Management: A Stakeholder Approach” para referirse a «quienes pueden afectar o son afectados por las actividades de una empresa».

41

de las características del producto. La segunda responsabilidad es comprometerse al comienzo de cada Sprint a construir un conjunto determinado de características en el tiempo que dura el mismo. Y finalmente, también es responsable por la entrega del producto terminado al finalizar cada Sprint. Finalmente El ScrumMaster es el coach del equipo y es quien lo ayuda a alcanzar su máximo nivel de productividad posible (Alaimo y Salías,Martín, 2013).

2.3.1.3.

Diferencias entre metodologías

Este conjunto de metodologías presenta una serie de diferencias que alineadas pueden ofrecer al lector un mejor entendimiento de las mismas. Figueroa et al.(2008, p. 7-8) brindan una comparación inicial de las características principales entre las metodologías tradicionales y las ágiles: Metodologías Tradicionales

Metodologías Ágiles

Basadas en normas provenientes de Basadas en heurísticas provenientes de estándares seguidos por el entorno de prácticas de producción de código desarrollo Cierta resistencia a los cambios Especialmente preparados para cambios durante el proyecto Impuestas externamente Impuestas internamente (por el equipo) Proceso mucho más controlado, con Proceso menos controlado, con pocos numerosas políticas/normas principios.

El cliente interactúa con el equipo de El cliente es parte del equipo de desarrollo mediante reuniones desarrollo Más artefactos Pocos artefactos Más roles Pocos roles Grupos grandes y posiblemente Grupos pequeños (<10 integrantes) y distribuidos trabajando en el mismo sitio La arquitectura del software es esencial Menos énfasis en la arquitectura del y se expresa mediante modelos software Existe un contrato prefijado No existe contrato tradicional o al menos es bastante flexible Tabla 1. Características generales de metodologías de creación de software.

En el siguiente cuadro del mismo autor se ofrece una comparación de los modelos del proceso en cuanto a las características del proyecto teniendo en cuenta el tamaño del proceso, del equipo y complejidad del problema: 42

Modelo de Proceso

Tamaño del Proceso

Tamaño del Equipo

Complejidad del Problema

RUP

Medio / Extenso

Medio / Extenso

Medio / Alto

XP

Pequeño / Medio

Pequeño

Medio / Alto

SCRUM

Pequeño / Medio

Pequeño

Medio / Alto

Tabla 2. Proceso, equipo y complejidad según metodologías de creación de software.

Comparación por la curva de aprendizaje: Modelo de Proceso

Curva de aprendizaje

Herramienta de integración

Soporte Externo

RUP

Lenta

Alto Soporte

Alto Soporte

XP

Rápida

No mencionado

Algún Disponible

SCRUM

Rápida

Alto Soporte

Alto Soporte

Soporte

Tabla 3. Comparación de metodologías por curva de aprendizaje, herramientas y soporte.

Se puede apreciar que, con respecto a la curva de aprendizaje las metodologías ágiles tienen una gran ventaja; más aún, la metodología SCRUM ha ganado terreno con respecto a las herramientas de integración y con las fuentes de soporte para la implementación de la misma en los proyectos que deciden adoptarla.

Partiendo del tamaño del artefacto que se espera desarrollar, el cual es un sistema pequeño y será acoplado a uno ya existente y se espera tener terminado en corto tiempo, pero con posibles cambios en su diseño; teniendo en cuenta que el equipo de desarrollo involucrado en la implementación del artefacto es pequeño y requiere una adopción rápida de la metodología de elección y sobre la cual existan soportes teóricos y tecnológicos se elige SCRUM para la implementación de este proyecto.

43

3. METODOLOGÍA

3.1. ESQUEMA METODOLÓGICO En la Error! Reference source not found. se define la estructura de pasos que se han de seguir para la verificación de la hipótesis y la solución de las preguntas de investigación.

Se procedió con la búsqueda de las fuentes bibliográficas, empezando por aquellas que definieran los conceptos básicos del objeto de estudio, con respecto a los cubos espaciotemporales. El otro eje de consulta para el material bibliográfico fueron los conceptos relacionados con sistemas de tuberías, su composición y los actuales procesos para la descripción de los mismos en modelos de datos. Finalmente, la búsqueda de los conceptos se centralizó en estudios existentes que se enfocaran en el uso de los cubos espaciotemporales en la solución de situaciones problemáticas dentro de las áreas de estudios relacionadas con el transporte de hidrocarburos, posteriormente se extendió a otras áreas que tomaran este concepto como herramienta aplicada.

Se procede a la definición arquitectónica para la construcción de un Add-In de ArcGIS Desktop teniendo en cuenta las definiciones del fabricante del software que hospedará la herramienta.

A la par con la tarea anteriormente descrita, se define una lista de requerimientos para tener una visión clara de cuál es el alcance del desarrollo de la herramienta que permitirá la visualización de la tubería de transporte de hidrocarburos y sus características.

44

Figura 7. Esquema metodolรณgico basado en la "DSR in Information Systems".

45

Se procedió al análisis del dominio. Este análisis se inició con la definición de los componentes que estarían involucrados en el correcto funcionamiento del Add-In. Posteriormente la extracción de los objetos del dominio se realizó de tal manera que incluyera los objetos involucrados en la visualización de un cubo espacio-temporal que integre la descripción de una tubería y su evolución con las características que son arrojadas por una ILI, y finalmente se establecieron las relaciones entre estos objetos. Para evitar el uso involuntario de sinónimos durante el transcurso de la definición, diseño e implementación del artefacto, se hizo uso de la buena práctica en el desarrollo de software de definir los nombres de los objetos en el idioma inglés.

Partiendo del planteamiento arquitectónico definido anteriormente se procedió con la creación de la arquitectura de la herramienta, para ello se establece un diagrama de clases con los elementos definidos en el análisis de dominio y los necesarios para la implementación de una solución que cumpla con los requerimientos que se han establecido. La definición del dominio busca que la identificación de los elementos y las relaciones entre ellos correspondan con un correcto nivel de abstracción, evitando un diseño minimalista pero insuficiente y de igual manera se previene de caer en una complejidad excesiva.

A continuación, se diagramaron bocetos de la interfaz de usuario con el fin de tener una idea somera de los datos que el usuario ha de suministrar y la información que ha de recibir. El propósito de la generación de estos bocetos también abarca la visualización del flujo de trabajo que el usuario final ejecutará sobre la herramienta. La definición temprana de una experiencia de usuario adecuada es definitiva para que la usabilidad de la herramienta permita el logro de los objetivos.

Dado que los requerimientos que se definieron en pasos anteriores se establecieron de una manera muy amplia y con poco detalle, se retomaron estas definiciones y se refinaron, haciendo un desglose más detallado y claro de las características a implementar en el artefacto. Al tener esta lista con requerimientos mejor detallados, se listaron y se les asignó un valor de priorización basado en su importancia para entregar una funcionalidad en cada una de las iteraciones a realizar y tener una percepción real del progreso de la construcción del artefacto. El desglose de los requerimientos busca dar a ellos las características de 46

unicidad, verificabilidad, calidad, viabilidad y necesidad que conllevaran a un correcto proceso de diseño, implementación y prueba.

Para el desarrollo de un Add-In se hace necesario la instalación de un ambiente integrado de desarrollo (IDE) que soporte el Framework .NET 3.5 sp1 y que permita la creación de Add-Ins para ArcGIS Desktop ya sea en las versiones 10.0, 10.1 o 10.2. Los IDE que cumplen estas características son todas las ediciones de Visual Studio 2010 (Amirian, 2013), para la preparación del ambiente de desarrollo se procedió con la instalación de un IDE, el cual para este caso fue Visual Studio 2013 siendo éste la última versión disponible del IDE sugerido al momento de la implementación de los diseños. También se instaló un motor de base de datos siendo este SQL Server 2008, adicionalmente fue necesario la instalación de ArcGIS Desktop 10.2. y el SDK para ArcEngine (ArcObjects SDK for .NET). Como sistema de control de versión para el código se configuró una instancia de Visual Studio Online; esta herramienta es de vital importancia, ya que se utiliza para la administración ágil de los cambios en el código fuente; y dado el caso, revertirlos si es necesario.

El proceso de preparación del ambiente de desarrollo incluyó también la verificación de las capacidades de creación de Add-In para ArcGIS Desktop desde Visual Studio 2013. La documentación técnica de Add-In para ArcGIS Desktop especifica la compatibilidad con Visual Studio 2010, se esperaba una compatibilidad a versiones superiores del IDE por parte de las librerías y plantillas proporcionadas por ESRI. La verificación de compatibilidad con el IDE Visual Studio 2013 mostró que el IDE y las librerías presentaban un error en la creación de este artefacto y fue necesario realizar ajustes en la máquina de desarrollo (Galindo, 2014).

Como parte del proceso de preparación del ambiente de desarrollo se indagó por datos de sistemas de tuberías y reportes ILI, los cuales fueron negados por los operadores de ductos debido a la naturaleza confidencial de los mismos. Se procedió entonces con la creación de una estructura “dummy” de tuberías, la cual se definió dentro de una instancia de APDM y de igual manera se crearon reportes ILI con datos falsos, pero siguiendo la estructura de informes ILI generados por prestadores de servicios de inspección, la estructura de los informes fue proporcionada por una fuente de la industria. El proceso de preparación del conjunto de datos de prueba se llevó a cabo utilizando herramientas de scripting; en este 47

caso Python, para su fácil reproducción en caso de corrupción de los datos almacenados en el modelo.

Fueron definidas las iteraciones con base en una planeación para el cumplimiento de los requerimientos definidos, los requerimientos fueron distribuidos a través de las iteraciones teniendo en cuenta la previa priorización definida. Algunos de los requerimientos generales se establecen para ser llevados a cabo en más de una iteración debido a su complejidad; pero con la salvedad de que, gracias al desglose previo, en cada iteración habrá un resultado tangible que demuestre el avance en la implementación de la solución al requerimiento.

El desarrollo del Add-In se realizó siguiendo la planeación. La generación del componente lógico que implementó el dominio estuvo fundamentada en el uso de test unitarios para el aseguramiento de la calidad en el código fuente; esta estrategia también se utilizó para la implementación de los componentes de la interfaz de usuario.

Este desarrollo se llevó a cabo utilizando lenguaje C# sobre el framework .NET 4.5 lo cual permitió la utilización de la tecnología Windows Presentation Foundation para la renderización y graficación de los datos proveniente de la base de datos. Se hizo necesario la definición de las clases que integren los conceptos definidos en el dominio con los elementos gráficos proporcionados por las librerías WPF. Durante este proceso de desarrollo se encontró que los procedimientos simples de graficación de WPF son bastante básicos y primitivos. Siendo así, se procedió a la utilización de un framework que se especializara en dicha tecnología, fue instalado entonces el framework Helix 3D Toolkit (Bjorke, 2014).

La fase de pruebas funcionales con un set de datos preparado y con la definición de las pruebas ajustadas a los requerimientos definidos se inició. Para llevar a cabo las pruebas y el registro de sus resultados se utilizó Test Manager (Herramienta de Visual Studio 2013).

Las pruebas se realizaron de forma paralela con el desarrollo, al final de cada iteración de desarrollo los requerimientos terminados fueron evaluados con las pruebas asociadas al mismo, de esta manera garantizando su funcionalidad.

48

Al finalizar las iteraciones, se procede a realizar una validación del producto con respecto a los requerimientos definidos y al cumplimiento de los mismos. Para dicha validación se procede a la ejecución de todas las pruebas definidas en el proceso de desarrollo; tanto las pruebas unitarias como las pruebas funcionales que han sido ejecutadas en cada una de las iteraciones previas. En caso de encontrar que alguna o varias de las pruebas en el conjunto creado fallan, se debe proceder a la corrección del código insertado desde la última ejecución exitosa de las pruebas. 

Tramos de tubería

A fin de llevar a cabo las pruebas del artefacto se diseñan dos casos de prueba. Los cuales hacen parte de un sistema ficticio de tuberías creado especialmente para este fin. El sistema ficticio de tuberías está definido con la siguiente estructura: 

Acme System o Acme Transmission PL  Acme 12 Main  Acme 10 Main  10 Main A  10 Main B  10 Lateral o ACME Gathering System  6 Trunk Line  4 Gathering Line  Well #1  Well #2

La estructura de estos tramos de tubería y los datos ILI correspondientes a las líneas de prueba se definen a través de porciones de código ejecutable para su inserción en la geobase de datos cumpliendo con las especificaciones de APDM. Las porciones de código se definen a través de funciones atómicamente ejecutables, que tienen en cuenta las dependencias estructurales de los objetos involucrados, de tal manera que se conserve la integridad referencial de los datos.

Las líneas seleccionadas para ser usadas como líneas de prueba son la 10 Main A y 10 Main B, las cuales son definidas con el sistema de referencia WGS 84 sobre territorio colombiano (ver Figura 8).

49

Figura 8. Mapa de lĂ­neas de prueba.

50

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación, se describe el proceso para el diseño y construcción de la herramienta que permitirá la visualización de los datos espacio-temporales relacionados con las tuberías de transporte de petróleo y gas.

4.1. RESULTADOS

4.1.1. Contexto del producto Los cambios que se pueden generar en la estructura física de una tubería de transporte de gas y petróleo debido al desgaste, uso y acción de agentes corrosivos (internos y externos) son fundamentales para la evaluación de la integridad y vida útil del medio de transporte (Walker, 2010). El análisis de los cambios que se suscitan en una tubería es una herramienta para la prevención de pérdidas económicas para las empresas transportadoras de hidrocarburos, así como para la prevención de desastres ecológicos en las zonas que la línea de transporte de gas y/o petróleo recorre.

Según Walker (2010) los operadores usualmente esperan estar en la capacidad de operar sus tuberías al máximo y esto se traduce en el uso de las máximas presiones. Esto sumado con lo anteriormente expuesto solo puede ser logrado cuando el operador de las tuberías conoce las condiciones de su equipo y tiene la confianza que sus tuberías cumplirán con la demanda esperada dentro de los límites de seguridad.

La necesidad de una herramienta para la visualización de los cambios detectados a través de procesos de pigging en una tubería conlleva al diseño de un artefacto (Add-In para ArcGIS Desktop 10.1 – 10.2), el cual proveerá un conjunto de capacidades para la comparación de los estados de una tubería a través del tiempo.

51

4.1.2. Características del usuario Ingeniero de Integridad para sistemas de tuberías transportadoras de petróleo y gas con conocimientos en modelo de almacenamiento de información de sistemas de transporte en geobase de datos, análisis de información ILI, Identificación de procesos corrosivos en tuberías de transporte de hidrocarburos y sus derivados.

4.1.2.1.

Experiencia Técnica

El usuario del Add-In requiere experiencia en el manejo del sistema operativo Windows, así como en software de visualización y edición de objetos geográficos (ArcMap Desktop, GRASS, etc.). Se hace necesario el conocimiento de la jerarquía de sistemas de tuberías de transporte de petróleo y gas en APDM 6.0, de la misma manera se requiere la comprensión de los componentes de un conjunto de datos procedentes de una ILI.

4.1.3. Supuestos Se asume para el correcto funcionamiento del Add-In la existencia en el computador de destino un sistema operativo Windows 7 o superior, así mismo la infraestructura para una geobase de datos con una instancia de APDM 6.0 instalada; es también necesario la existencia en el equipo de ArcMap o ArcEditor versión 10.1 o superior debidamente licenciado.

4.1.4. Restricciones El Add-In estará habilitado para una sola instancia de APDM 6.0 de manera concurrente.

4.1.5. Dependencias El Add-In tiene una dependencia al producto ArcObjects versión 10.1 o superior, el cual necesariamente debe estar acorde a un licenciamiento de productos ArcGIS, así mismo depende de DirectX para sus capacidades de graficación en 3D.

52

4.1.6. Requerimientos 4.1.6.1.

Requerimientos funcionales

Req Requerimiento # BR_1 El Add-In debe proveer conexión a geobase de datos y reconocer la jerarquía de APDM 6.0 en la base de datos.

BR_2 El Add-In debe proveer los medios para seleccionar una ruta del sistema de tuberías descrito por la instancia de APDM 6.0.

BR_3 El Add-In mostrará las ILI almacenadas y asociadas a la ruta seleccionada en orden cronológico.

BR_4 El Add-In permitirá la selección de un conjunto de ILI consecutivas o no consecutivas para su posterior visualización.

BR_5 El Add-In visualizará en un cubo espacio-temporal las ILI seleccionadas.

BR_6

BR_7

El Add-In permitirá seleccionar el campo que definirá las características de visualización de cada ILI. El Add-In proveerá la interfaz para la navegación con respecto al cubo espaciotemporal.

Comentarios

Prioridad

Conexión a una geobase de datos previamente elaborada a través de ArcCatalog.

1

Se hace necesario proveer el medio para la navegación a través de la jerarquía descrita por APDM hasta llegar a la selección de una ruta.

2

3

Es viable introducir la posibilidad de una selección por intérvalo de tiempo.

4

El cubo debe tener como eje X y Y la longitud y latitud, y el eje Z será el correspondiente al tiempo.

5

6

Por navegación se ha de entender la capacidad de acercamiento, alejamiento y rotación del cubo espaciotemporal.

7

Tabla 4. Requerimientos funcionales.

4.1.6.2.

Usabilidad

El sistema debe ser fácil de aprender.

53

4.1.6.3.

Rendimiento

El Add-In soporta un usuario concurrentemente dado su naturaleza dependiente de las características de ArcMap. El Add-In deberá procesar la información de una ruta por uso del mismo, así mismo solo una instancia del Add-In deberá correr concurrentemente sobre el sistema instalado.

4.1.7. Definición del Dominio 4.1.7.1.

Diagrama de componentes

A través del diagrama en la Figura 9 se pueden apreciar los elementos que conformarán el sistema como un todo, allí se puede apreciar el componente que ha de ser implementado y su relación con los otros objetos involucrados.

Figura 9. Diagrama de componentes.

54

4.1.7.2.

Diagrama de Dominio

En la Figura 10 se puede apreciar la captura y entendimiento que se hizo de la realidad que envuelve el campo real sobre el cual se desarrolla la verificación de la hipótesis.

Figura 10. Diagrama de Dominio.

4.1.7.3.

Diagrama de Clases

La descripción de los objetos involucrados en el funcionamiento del artefacto planteado; así como la comunicación entre ellos y sus relaciones, pero sin profundizar en su implementación, se pueden apreciar en la Figura 11.

55

Figura 11. Diagrama de Clases.

4.1.8. Bocetos Interfaz de Usuario La interacción con el usuario se define en dos pasos, los cuales comprenden la activación del Add-In y el uso del mismo. La activación del Add-In estará sujeta a la selección por parte del usuario del botón que inicia la creación del objeto visual, dicha interacción se simula en la Figura 12.

ArcGIS Desktop

Figura 12. Boceto de interacción del usuario.

56

Al seleccionar el botón del Add-In en las barras de herramientas de la aplicación ArcGIS Desktop, se desplegará una pantalla en la cual se podrán visualizar tanto la jerarquía de tubería que se ha dispuesto en la base de datos, así como las inspecciones en línea asociadas a cada una de las jerarquías. Adicionalmente a lo anterior se cuenta con el área de visualización del cubo espacio-temporal como de las herramientas de navegación en el mismo (Figura 13): STC for ILI Visualization

Line X Line A Line B Line C Line D

Text ILI 1 ILI 2 ILI 3 Zoom ILI 2A ILI 3A

Figura 13. Boceto de la herramienta para la visualización de un cubo espacio-temporal.

Desglose de los requerimientos: 

El Add-In debe proveer conexión a geobase de datos y reconocer la jerarquía de APDM 6.0 en la base de datos.



El Add-In debe proveer los medios para seleccionar una ruta del sistema de tuberías descrito por la instancia de APDM 6.



El Add-In mostrará las ILI almacenadas y asociadas a la ruta seleccionada en orden cronológico.



El Add-In permitirá la selección de un conjunto de ILI consecutivas o no consecutivas para su posterior visualización.



El Add-In visualizará en un cubo espacio-temporal las ILI seleccionadas.



El Add-In permitirá seleccionar el campo que definirá las características de visualización de cada ILI. 57



El Add-In proveerá la interfaz para la navegación con respecto al cubo espaciotemporal.

Requerimientos desglosados y priorizados para su elaboración en la Tabla 5 Requerimientos El Add-In debe proveer conexión a geobase de datos y reconocer la jerarquía de 6.0 en la base de datos Conexión con una geobase de datos Identificación de tablas propias de APDM Extracción de jerarquía de sistemas de tuberías El Add-In debe proveer los medios para seleccionar una ruta del sistema de tuberías descrito por la instancia de APDM 6 Visualización de jerarquía de sistemas de tuberías en el Add-In Selección de una ruta a través de la interfaz gráfica Visualización de las características de la ruta seleccionada El Add-In mostrará las ILI almacenadas y asociadas a la ruta seleccionada en orden cronológico Extracción de la información de las ILI asociadas a la ruta seleccionada Visualización de las inspecciones en línea que están asociadas a la ruta seleccionada El Add-In permitirá la selección de un conjunto de ILI consecutivas o no consecutivas para su posterior visualización Visualización ordenada de las ILI asociadas a la ruta seleccionada Selección múltiple de ILI asociadas a la ruta seleccionada El Add-In visualizará en un cubo espacio-temporal las ILI seleccionadas Visualización de un cubo espacio-temporal Visualización de una inspección en línea en el cubo espacio-temporal Visualización de más de dos inspecciones en línea en el cubo espacio-temporal El Add-In permitirá seleccionar el campo que definirá las características de visualización de cada ILI Implementación de interfaz de usuario para la selección del campo perteneciente a la ILI que definirá la visualización Visualización de campos de las ILI seleccionadas Cambios en la representación de las ILI de acuerdo a los campos seleccionados El Add-In proveerá la interfaz para la navegación con respecto al cubo espacio-temporal Implementación de la interfaz de usuario para herramientas de navegación Implementación de funcionalidad de zoom Implementación de funcionalidad de giro Tabla 5. Desglose de requerimientos.

58

4.1.9. Establecimiento del ambiente de desarrollo El IDE que se eligió fue Visual Studio 2013 Professional Edition, en combinación con un sistema de administración de código fuente proporcionado por una instancia de Team Foundation Server alojado en la nube, bajo los servicios de Visual Studio Online. Visual Studio Online está basado en las capacidades de Team Foundation Server con servicios de nube adicionales, es el hogar en línea para proyectos de desarrollo. Visual Studio Online se conecta a otros clientes Git, Visual Studio, Eclipse, Xcode, y para apoyar el desarrollo de una variedad de plataformas y lenguajes.

Librerías de terceros: Se procede a la instalación de las librerías requeridas para la elaboración del Add-In, las cuales incluyen ArcObjects de ESRI, DirectX de Microsoft, el proyecto Open Source Helix como framework de manejo de objetos DirectX. La definición de las iteraciones arrojó siete de ellas, y los requisitos distribuidos en las iteraciones se pueden apreciar en la Tabla 6.

Iteración Iteración 1 Iteración 1 Iteración 1 Iteración 2 Iteración 2 Iteración 2 Iteración 2 Iteración 3 Iteración 3 Iteración 4 Iteración 4 Iteración 4 Iteración 4 Iteración 4 Iteración 5 Iteración 5

Requerimiento Desglose El Add-In debe proveer conexión a geobase de datos y reconocer la jerarquía de APDM 6.0 en la base de datos.

Conexión con una geobase de datos.

Identificación de tablas propias de APDM. Extracción de jerarquía de sistemas de tuberías.

El Add-In debe proveer los medios para seleccionar una ruta del sistema de tuberías descrito por la instancia de APDM 6.

Visualización de jerarquía de sistemas de tuberías en el Add-In. Selección de una ruta a través de la interfaz gráfica.

Visualización de las características de la ruta seleccionada.

El Add-In mostrara las ILI almacenadas y asociadas a la ruta seleccionada en orden cronológico.

Extracción de la información de las ILI asociadas a la ruta seleccionada.

Visualización de las inspecciones en línea que están asociadas a la ruta seleccionada.

El Add-In permitirá la selección de un conjunto de ILI consecutivas o no consecutivas para su posterior visualización.

Visualización ordenada de las ILI asociadas a la ruta seleccionada.

Selección múltiple de ILI asociadas a la ruta seleccionada.

El Add-In visualizara en un cubo espacio-temporal las ILI seleccionadas.

Visualización de un cubo espacio-temporal.

59

Iteración Iteración 5 Iteración 5 Iteración 6 Iteración 6 Iteración 6 Iteración 6 Iteración 7 Iteración 7 Iteración 7 Iteración 7

Requerimiento

Desglose Visualización de una inspección en línea en el cubo espaciotemporal.

Visualización de más de dos inspecciones en línea en el cubo espacio-temporal.

El Add-In permitirá seleccionar el campo que definirá las características de visualización de cada ILI. Implementación de interfaz de usuario para la selección del campo perteneciente a la ILI que definirá la visualización.

Visualización de campos de las ILI seleccionadas.

Cambios en la representación de las ILI de acuerdo a los campos seleccionados.

El Add-In proveerá la interfaz para la navegación con respecto al cubo espaciotemporal.

Implementación de la interfaz de usuario para herramientas de navegación.

Implementación de funcionalidad de zoom.

Implementación de funcionalidad de giro.

Tabla 6. Planeación de desarrollo de artefacto por iteraciones.

4.1.10. Implementación La implementación se lleva a cabo teniendo como resultado un componente lógico y un componente de interfaz de usuario.

La construcción de la interfaz de usuario se lleva a cabo siguiendo el patrón MVVM (Espinoza, 2013), el cual nos lleva a la elaboración del diseño que se visualiza en la Error!

Reference source not found..

60

Figura 14. Implementación patrón MVVM.

El framework .NET provee varias alternativas para la construcción de interfaces de usuario, y siendo WPF la alternativa sobre la cual se implementaron los procesos de graficación; y que sirve como motor gráfico para la representación tridimensional de los objetos geográficos, la implementación del patrón MVVM es la mejor opción y da como resultado las interfaces gráficas del Add-In.

61

El resultado de esta elaboración es una interfaz gráfica que es activada por un botón en las barras de tareas de ArcGIS Desktop, esta acción muestra una pantalla de configuración de conexión, la cual permite al usuario la selección de la ubicación de la geobase de datos, así como la tabla que almacena la información de las ILI; dichos campos de selección son apreciados en la Figura 15.

Figura 15. Interfaz de configuración de la conexión.

Posteriormente a la configuración de la conexión a la base de datos seleccionada y a la validación de la existencia de las tablas necesarias para considerar la geobase de datos como una implementación valida del APDM, una ventana de visualización se presenta con información de la jerarquía de tuberías almacenada (Figura 16).

62

Figura 16. Ventana de visualización de ILI

4.1.11. Fase de Pruebas Se hace una definición de las pruebas por los requerimientos definidos, pero teniendo en cuenta que algunos de los requerimientos son pre-requisitos de otros y que la validación de uno implica la inmediata validación del otro, algunas de estas pruebas son despreciadas, teniendo como listado final de los requerimientos a probar: 

Cambios en la representación de las ILI de acuerdo a los campos seleccionados.



Visualización de campos de las ILI seleccionadas.



Visualización de más de dos inspecciones en línea en el cubo espacio-temporal.



Visualización de una inspección en línea en el cubo espacio-temporal.



Visualización de un cubo espacio-temporal.



Visualización de las inspecciones en línea que están asociadas a la ruta seleccionada.



Visualización de jerarquía de sistemas de tuberías en el Add-In.



Extracción de jerarquía de sistemas de tuberías.



Identificación de tablas propias de APDM.



Conexión con una geobase de datos.

63

Posteriormente se definen los siguientes casos de prueba que están relacionados con los PBI anteriormente mencionados: 

Conexión a Geobase de Datos Usando la herramienta TestManager, se definieron los pasos requeridos para verificar si hay conectividad a la geobase de datos, y al momento de ejecutar el test sobre el Add-In, se puede verificar si la implementación cumple con el requerimiento asociado. La verificación de este requerimiento se puede ver en la Figura 17.

Figura 17. TestManager: Ejecución caso de prueba - conectividad a geobase de datos.



Identificación de tablas Core APDM Geobase de datos.



Navegación a través de la jerarquía APDM.



Visualizar las inspecciones en línea de una ruta.



Visualización en el STC de una ILI.



Visualización de múltiples ILI.



Visualización de Campos de una ILI.



Visualización de una inspección ILI.



Navegación con zoom en el STC.



Navegación por rotación en el STC. 64

Al ejecutar las pruebas sobre el Add-In, utilizando TestManager se obtienen los siguientes resultados (Figura 18):

Figura 18. Resumen de resultados: Aplicación de pruebas usando TestManager.

Los resultados específicos de la aplicación de los casos de prueba que se definieron anteriormente son arrojados por la herramienta para el seguimiento y administración del proceso de pruebas TestManager (Figura 19):

65

Figura 19. Resultados detallados pruebas del Add-In.

4.2. DISCUSION Una definición inicial de los requerimientos cumpliendo con las características de unicidad, verificabilidad, calidad, viabilidad y necesidad; evitó la redefinición de los mismos y permitió el cumplimiento de la planeación que se estableció para las entregas en cada una de las iteraciones definidas sin la necesidad de procesos de re-trabajo durante las etapas de desarrollo e implementación del diseño.

A través de la herramienta propuesta se puede apreciar que la aplicabilidad del concepto de cubos espacio-temporales como medio de apreciación de los cambios en una tubería de transporte y gas es viable. El diseño propuesto de un Add-In para ArcGIS Desktop, que permitió que en un cubo espacio-temporal se lograran visualizar datos correspondientes a inspecciones en línea de una tubería de transporte de petróleo y gas, lo demuestra. La herramienta desarrollada implementa las características que fueron definidas en los requerimientos y produce una instancia de un cubo espacio-temporal que cumple con los parámetros definidos por Hägerstrand (1970).

El proceso de desarrollo del Add-In usando una metodología ágil fue una acertada elección ya que permitió la implementación de las capacidades descritas en los requerimientos y una verificación pronta de las mismas a medida que el producto se elaboraba en los sprint planeados y se lograba el cronograma a tiempo. Teniendo como resultado un cubo espacio66

temporal basado en datos almacenados en una geobase de datos correspondiente a inspecciones en línea de una tubería de transporte de petróleo y gas. Es posible que a través de metodologías de construcción de software tradicionales el producto final llegara a buen término. Si se toman en cuenta las actividades, artefactos y prácticas de estas metodologías tradicionales, el resultado esperado podría haber tomado más tiempo del empleado.

Hay que mencionar que el uso de un IDE basado en tecnología de vanguardia proporcionó un conjunto de herramientas que permitió un desarrollo rápido y eficaz. El proceso de desarrollo se pudo haber llevado a cabo con una gran variedad de herramientas que el mercado tecnológico ofrece, desde alternativas open source hasta las opciones de software propietario; pero la pluralidad de dichas herramientas hace que determinar las que mejor se ajusten a un problema sea un factor decisivo en el éxito al momento de cumplir con la planeación de un proyecto de desarrollo de software.

Se puede afirmar que los objetivos inicialmente propuestos fueron cumplidos a satisfacción y se logra el propósito del trabajo de investigación teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto, y que a través de la herramienta elaborada es posible la visualización de las inspecciones en línea de una tubería de transporte de petróleo y gas almacenadas en una geobase de datos que implementa el modelo de datos para tuberías de ArcGIS (ArcGIS Pipeline Data Model –APDM) por medio de un cubo espacio-temporal.

De la misma manera que Tahur y Hanson (2010) encontraron en su trabajo, la visualización aquí propuesta muestra cómo una colección de datos puede ser llevada a una manera resumida fácilmente entendible por el público especializado para el cual fue diseñada ya que resume grandes cantidades de datos tabulados en una expresión gráfica que identifica la ubicación geográfica de las anomalías de una tubería de petróleo y gas. Adicional a ello, permite la comparación a través del tiempo de los cambios detectados por las inspecciones que se efectúan en una tubería.

Al partir de un análisis del dominio y teniendo en cuenta los requerimientos, el diseño de la herramienta de visualización surgió de una manera orgánica. Los componentes se establecieron y los objetos que los integraban tomaron forma, igualmente las relaciones 67

que describen la interacción entre ellos y los comportamientos propio de cada uno, sin llegar a un nivel de complejidad innecesario.

La herramienta propuesta permite al ingeniero de integridad tener la capacidad de responder a las preguntas Qué, Dónde y Cuándo con respecto a las anomalías encontradas en las tuberías a través del uso de datos provenientes de ILI. Las anomalías fueron tratadas como eventos de carácter espacio-temporal, ya que son objetos que cuentan dentro de su definición con la información correspondiente a un punto en el espacio y un momento en el tiempo. Pruebas simuladas fueron llevadas a cabo para corroborar las funcionalidades del Add-In y sus capacidades. Se hace necesario el uso en un ambiente con datos reales para demostrar totalmente la efectividad de la herramienta de visualización.

Al tener esta herramienta conectada con un repositorio de datos que describen la estructura de un sistema de tuberías de transporte de petróleo y gas; y adicionalmente proporcionan datos históricos de las inspecciones realizadas a dichas tuberías, es posible apreciar como estos datos visualizados dentro de un cubo espacio-temporal son fácilmente identificables y reconocibles en un contexto geográfico y temporal. Teniendo en cuenta esta apreciación, se puede establecer que los cubos espacio-temporales son una herramienta adecuada para la visualización de los datos concernientes a las tuberías y a su evolución en cuanto a corrosión y deformaciones.

A diferencia del estudio de Orellana et al. (2012) que contaba con un grupo de datos reales para la aplicación en una situación verídica y generaba información impactante para una comunidad, este estudio ha utilizado datos ficticios sobre un modelo usado por la industria.

Sin embargo, la carencia de datos reales pertenecientes a la industria no impidió ver como los cubos espacio-temporales son una herramienta útil para identificar los sitios de mayor o menor concentración de las anomalías en las tuberías de transporte de petróleo y gas.

El proceso de desarrollo tuvo en cuenta la ubicación geográfica de las anomalías sobre una tubería de transporte de petróleo y gas; más aún la ubicación de la anomalía con respecto a la tubería –ubicación en la circunferencia- fue obviada. Este aspecto puede agregarse como una característica de valor en la visualización a corta distancia de una sección de tubería para identificar tendencias de crecimiento de anomalías y corrosión en las tuberías 68

en futuros trabajos. La inclusión a futuro de dichos datos en la herramienta puede ser manejada como eventos espacio-temporales individuales o como una agrupación de los mismos basada en características similares.

Como se mencionó anteriormente los datos visualizados en los cubos espacio-temporales son susceptibles a operaciones aplicadas a la naturaleza visual de los cubos. Estas operaciones; tanto de carácter estático como dinámico (Bach et al., 2014), aun no son implementadas en el Add-In propuesto, y conforman un punto de mejora para la herramienta actual, ya que con ellas el ingeniero de integridad tendría la habilidad de filtrar información relevante proveniente de los datos recolectados por la herramientas ILI a través del tiempo. Estas operaciones, de ser implementadas en la herramienta, podrán convertir la información de las anomalías de una percepción holística del estado de la tubería a un cumulo de información detallada y de fácil comprensión para el ingeniero de integridad.

Una futura extensión de la funcionalidad de la herramienta propuesta podría enfocarse en la capacidad de conexión a diferentes modelos de almacenamiento de datos relacionados con las tuberías de petróleo y gas. Al finalizar este trabajo la capacidad de conexión está centrada en la plantilla APDM. El modificar la herramienta para la conexión con modelos de datos como PODS, PPDM, SSDM o UPDM (ESRI, 2014a) es una potencial forma de llegar a más usuarios en la industria. Ahora bien, dichas implementaciones están sujetas a la integración con las correspondientes asociaciones que administran el acceso a las especificaciones técnicas de los modelos.

La implementación de clústeres para la visualización de anomalías geográficamente distribuidas y con un grado de proximidad definida es una característica que puede incrementar el valor de la información entregada al ingeniero de integridad a través de la herramienta, así se logra simplificar la visualización de la información expuesta por el cubo espacio-temporal haciendo más legible los hallazgos representados en la herramienta.

La capacidad de integrar datos provenientes de otras fuentes de datos tales como un shapefile, una geobase de datos, un archivo DEM o un servicio geográfico sería una característica en la herramienta desarrollada que permitiría al ingeniero de integridad 69

identificar posibles causas de las anomalías detectadas por las ILI y que provienen de agentes externos a la tubería. Con esta información el ingeniero de integridad estará en la capacidad de generar mejores medidas para el mantenimiento y la extensión de la vida útil del ducto.

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5. CONCLUSIONES La elaboración de este proyecto se llevó a cabo con la intención de proporcionar una herramienta a los ingenieros de integridad de tuberías para el transporte de hidrocarburos en sus procesos de análisis acerca del comportamiento de la corrosión, basándose en los datos de ILI. El proceso de diseño del Add-In arrojó una serie de diagramas que permitieron el desarrollo de la herramienta de software cumpliendo con los requerimientos fijados y las metas de evaluación.

Para el cumplimiento del desarrollo del Add-In, la metodología ágil fue una decisión acertada que permitió llevar a cabo las tareas de acuerdo al cronograma planteado y a las entregas planeadas para la fase de pruebas, arrojando un producto con la calidad esperada.

El uso de un cubo espacio-temporal para apreciar la información recolectada a través de las inspecciones en línea, proporciona una visualización comprensiva de los procesos involucrados en el ciclo de integridad con respecto a comportamientos corrosivos en las tuberías de petróleo y gas. Esto permite al ingeniero de integridad la extracción de la información correspondiente al estado de la tubería y por tanto la valoración del progreso de los deterioros como de la efectividad de las medidas de mitigación.

La integración de tecnologías para la generación de gráficas en 3D que provee WPF permite el agregar la dimensión temporal a los datos que ArcGIS Desktop expone desde las geobases de datos generando espacios de apreciación visual aún más legibles de los ya existentes.

Siguiendo las estructuras metodológicas propuestas para la construcción de un software, fue posible la elaboración de una herramienta que permitiera a los ingenieros de integridad la visualización comprensible de los cambios que se dan en una tubería de transporte de petróleo y gas descritos por las inspecciones en línea realizadas a dicha tubería.

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Adicionalmente esta herramienta fue diseñada pensando en la interoperabilidad con una de las estructuras de datos ya existentes en el ámbito de transportes de hidrocarburos, elevando así el nivel de acoplamiento de la herramienta con la información previamente almacenada.

Finalmente se puede concluir la viabilidad de la utilización de cubos espacio-temporales para la visualización de los cambios en las tuberías de transporte de petróleo y gas con respecto a su forma y cambios en los procesos de corrosión.

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