PLATAFORMA E-LEARNING PARA EL ESTUDIO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

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1 UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO EN INFORMÁTICA PROYECTO FIN DE CARRERA PLATAFORMA E-LEARNING PARA EL ESTUDIO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA AUTORA: ALBA HUESCA JIMÉNEZ MADRID, Junio de 2008

2 RESUMEN El sistema que se ha diseñado es una plataforma e-learning para el En la actualidad existen pocos recursos sencillos e interactivos para el aprendizaje online de energías renovables. En el proyecto se han utilizado un gran número de recursos software, recurriendo a Flash CS3 como herramienta principal para la creación del curso virtual. Para dotarlo de acciones y dinamismo, se ha necesitado ActionScript 3.0, el nuevo lenguaje de Adobe. Adobe Flash es una herramienta líder en la creación de contenido dinámico y dota a sus creaciones de resultados únicos, independientes de la plataforma utilizada. Lo único necesario para su reproducción es la adquisición de un plugin totalmente gratuito. Por estos motivos, Flash constituye una excelente solución a las páginas estáticas habituales, aportando un curso muy visual y atractivo. Este curso virtual está integrado dentro de una plataforma e-learning online, que ha sido desarrollada en su totalidad con software libre, por su gran aceptación dentro del ámbito académico y por sus claras ventajas económicas. Para el desarrollo de esta plataforma, se ha utilizado código PHP para la comunicación con un servidor Apache. Para la gestión de la base de datos, se ha empleado el gestor MySQL. El curso virtual consiste en un tutorial sobre la energía geotérmica dividido en tres secciones diferenciadas. La primera sección, la de teoría, explica detalladamente el contenido del temario del curso. La segunda sección, la de evaluación, permite al usuario saber los conocimientos adquiridos durante el estudio de la teoría. Se tratarán de exámenes tipo test autocorregibles, que además, almacenarán la nota del alumno en una base de datos para su posterior seguimiento. La tercera y última sección, se trata de los resúmenes relacionados con todos los apartados expuestos en la teoría. Esta sección será I

3 accesible por todo el mundo desde el portal web Para el resto de secciones, será necesario un registro previo gratuito en la aplicación. Por otro lado, la plataforma e-learning en la que está integrado el curso virtual, permite diferenciar a los usuarios por perfiles, según sean usuarios o administradores. Los usuarios podrán acceder al curso o modificar sus datos de registro, como su clave o contraseña. El administrador, en cambio, será el encargado de gestionar el contenido. Además, podrá seguir la evaluación de cada alumno de forma sencilla y directa. El proyecto tiene por tanto una doble funcionalidad. En primer lugar permite que todo el contenido pueda ser visualizado en cualquier plataforma y que la información pueda actualizarse de manera rápida y sencilla gracias a la gestión de contenidos mediante XML. En segundo lugar, ayuda al usuario a aprender todo lo relacionado sobre la energía geotérmica, una energía con mucho auge en la actualidad por todas las ventajas que aporta. II

4 ABSTRACT The present system is an e-learning platform designed to study about the geothermal energy. This kind of energy is supposed to have a very promising future. Nowadays, there are not many resources and none of them interactive enough to learn about renewable energies. The platform deals with a wide variety of resources, such as Flash CS3 as the main toolbox for the virtual course. Additionally, the system contains diverse programming languages such as ActionScript 3.0, the new Adobe s language. This virtual course is embedded in an e-learning platform, all developed with open source software. This has been chosen because of its great success in the academic environment and all its economic advantages. For the platform development, PHP has been used. It takes care of all the communication with an Apache server. On the other hand, MySQL has been used for the database management. This virtual course is a tutorial about geothermal energy and is made up of three different parts. The first section, known as Theory, explains the course program content. The second section, known as Evaluation, let the user find out their knowledge about the program. The third and final section is a compilation of summaries about theory. This section is accessible by everybody through the web page For visiting the other sections, a previous free registration is required. To sum up, this Project has a double purpose. First, and because of the technologies that have been used, it allows the user to access the content on any platform. This is specially committed due to the utilization of XML, which is especially useful when managing different types of information. And finally, it allows the user to learn all about geothermal energy, an energy that is at is very peak because of its numerous advantages. III

5 ÍNDICE PARTE I: Estudio de la energía geotérmica Introducción Antecedentes históricos Estructura de la tierra Tectónica de placas La energía geotérmica Origen de la energía geotérmica Mecanismos de propagación del calor Yacimientos geotérmicos Definición de yacimiento geotérmico Clasificación de yacimientos Yacimiento hidrotérmico con predominio de vapor Yacimiento hidrotérmico con predominio de agua líquida Yacimiento de cuenca sedimentaria Yacimiento geopresurizado Yacimiento de roca caliente seca Identificación del yacimiento y evaluación del recurso Lugares con potencialidad de energía geotérmica Escala global Escala regional Escala local Prospección de recursos geotérmicos Técnicas geológicas Técnicas geoquímicas Geotermometría química Técnicas geofísicas Sondeos de exploración Sondeos de explotación Doblete geotérmico Evaluación del recurso geotérmico Caracterización energética IV

6 Vida útil de explotación Utilización de los recursos geotérmicos Generación de electricidad Tipos de centrales eléctricas geotérmicas Rendimiento Usos directos del calor Sector industrial Residencial y servicios Sostenibilidad y medio ambiente Viabilidad económica Impacto medioambiental Estado actual En España En el mundo Perspectivas futuras Objetivos futuros PARTE II: Desarrollo del sistema Estado del arte Antecedentes de la aplicación Innovaciones de la aplicación La plataforma e-learning El curso de energía geotérmica Gestión de contenido Identificación de necesidades Objetivos del sistema Alcance del sistema Tipología de los usuarios finales Restricciones Estructura organizativa Metodología del sistema Análisis de requisitos Reconocimiento del problema V

7 3.2. Descripción técnica de la aplicación Esquema por perfiles de la aplicación Desarrollo del modelo lógico y físico del sistema Estudio del modelo conceptual de datos Estudio de la arquitectura Especificación de alternativas Plataforma web Curso interactivo Evaluación de alternativas Plataforma web Curso interactivo Selección de la solución final Plataforma web Curso interactivo Diseño externo Requisitos físicos del sistema Entorno Operativo del Sistema Configuración Hardware/Software Elaboración del modelo lógico de datos Diseño interno Técnica a utilizar Subsistema online Especificación del modelo físico de datos Programación Lenguajes utilizados en el sistema Plataforma web Curso interactivo Estructura del curso virtual General Página Teoría Página Evaluación Página Resumen Manual de usuario VI

8 Introducción Objeto de la aplicación Ámbito de la aplicación Descripción general del sistema Entorno de trabajo Perfiles o roles de usuario Funcionamiento del sistema Funcionalidades del sistema Función de negocio 1: Darse de alta Función de negocio 2: Seguimiento de evaluación Función de negocio 3: Modificar datos Función de negocio 4: Consultar teoría Función de negocio 5: Realizar exámenes Función de negocio 6: Consultar resúmenes Anexos Incidencias más frecuentes Mensajes de error Manual de explotación Información general de la aplicación Información sobre la gestión de entradas y salidas Información sobre el control de operaciones Información sobre la seguridad Pruebas del sistema Entorno de pruebas Tipos de pruebas Implantación Pruebas de implantación Plan de contingencias PARTE III: Valoración y conclusiones Valoración económica y planificación del proyecto Valoración económica Coste de tecnología VII

9 Coste de implantación Costes operacionales Planificación del proyecto Trabajo futuro y conclusiones Bibliografía VIII

10 PARTE I: Estudio de la energía geotérmica - 1 -

11 Capítulo 1 Introducción - 2 -

12 CAPÍTULO 1. Introducción. Desde tiempos inmemorables, la energía geotérmica se ha estado usando en sus formas más primitivas. Desde los baños turcos hasta las termas romanas, muchas culturas han mostrados interés y curiosidad por las aguas termales, que han proporcionado a los seres humanos calor y, desde hace unos cien años, también electricidad. El término geotérmico viene del griego geo, Tierra, y thermos, calor ( calor de la Tierra ). Así pues, la energía geotérmica es aquella energía que se obtiene mediante la extracción y aprovechamiento del calor interno de la Tierra. A diferencia de otras energías renovables, la energía geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la diferencia de temperaturas que existe en el interior de la Tierra. Es por tanto, una energía calorífica que se transmite por conducción térmica hacia la superficie Antecedentes históricos. Antiguamente, gracias a fenómenos que ocurrían en la superficie, como volcanes o fuentes termales, ya se suponía que el interior de la Tierra debía estar caliente. Entre los siglos XVI y XVII, el hombre excavó las primeras minas más allá de los cien metros de profundidad. Fue en este momento cuando se descubrió que a medida que se adentraba al interior de la Tierra, la temperatura aumentaba. Sin embargo, pese a realizarse mediciones mediante termómetros que demostraban este hecho, no fue hasta el siglo XX cuando se pudo comprender este fenómeno. Esto fue cuando se descubrió el calor radiogénico. Con este descubrimiento se demostró que el calor de la Tierra era generado continuamente como resultado del choque entre isótopos radioactivos del uranio, torio y potasio presentes en la Tierra

13 Ya en los años 80, aparecieron teorías que afirmaban este modelo, como cuando se demostró que no había equilibrio entre el calor radiogénico generado en el interior de la Tierra y el calor disipado al espacio desde la Tierra. Esto puso de manifiesto que el planeta se enfriaba lentamente. Pero no hizo falta el conocimiento de todas estas teorías para poder aprovechar la energía del interior de la Tierra. Antes ya se mencionó el gran uso que se le ha dado a los yacimientos de baja temperatura para aguas termales desde tiempos del imperio romano. La primera explotación industrial que se hizo de esta energía fue en Larderello (Italia), a comienzos del siglo XIX. Larderello pertenece al municipio de Pomarance, en el centro de Italia. Es una zona reconocida mundialmente por su producción geotermal. Fue entonces cuando se instaló una industria química para extraer ácido bórico de las aguas boratadas que emergían naturalmente en la zona. Mantuvo el monopolio en Europa de la producción de este ácido hasta En 1827, Francisco Larderel, fundador de esta industria, desarrolló un sistema para utilizar el calor de los fluidos en el proceso de evaporación, y así sustituir a la madera. En 1904 lleva a cabo el primer intento de generar electricidad a partir de este vapor. Primera máquina usada para generar electricidad a partir de la energía geotérmica

14 Entre 1910 y 1940, el vapor de baja presión fue utilizado para calefacción de invernaderos y edificios en esta zona de la Toscana. En los años 30, Islandia se convertía en el primer país en organizar un servicio de calefacción geotérmica doméstica a gran escala. Todos estos hechos fueron el comienzo de la demostración del valor industrial de la energía geotérmica y marcaron el comienzo de su explotación y su desarrollo hasta el día de hoy

15 Capítulo 2 La estructura de la Tierra - 6 -

16 CAPÍTULO 2. La estructura de la Tierra. La Tierra tiene una estructura compuesta por diferentes capas concéntricas. Estas capas se pueden diferenciar según su composición material o según sus características mecánicas. Si se diferencian las capas por su composición, se tienen tres capas principales: la corteza, el manto y el núcleo. La corteza es la capa más superficial, con un espesor de hasta 8 km en zonas oceánicas y de 40 km en zonas continentales. Está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovicic. El manto, a su vez, está separado del núcleo terrestre por la discontinuidad de Gutenberg. Se cree que esta discontinuidad actúa como un límite térmico donde la propagación del calor es por conducción. El núcleo se compone de una capa exterior, núcleo externo, y una interior, núcleo interno. La separación entre ambos se conoce como la discontinuidad de Lehmann. El principal componente de esta capa es el hierro, aunque también posee otros elementos como el níquel en menores proporciones. Debido a las condiciones de presión y temperatura del núcleo externo, éste se encuentra en estado líquido. La división de la Tierra según su composición fue creada antes del desarrollo de la teoría de las placas tectónicas. Esta teoría sugiere que la superficie de la Tierra consiste en grandes placas que se mueven. En los años 70, sin embargo, los geólogos empezaron a darse cuenta de que las placas tenían que ser más gruesas que la corteza, o de lo contrario, éstas se romperían al moverse. En realidad, las placas están formadas de una corteza que actúa con la parte superior del manto. Esta capa rígida se llama litosfera y tiene un grosor de 10 a 200 km

17 Mientras que en la litosfera el calor se transmite por conducción, en el resto del manto, el principal mecanismo de propagación del calor es la convección. La convección es un forma de transferencia de calor que se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido que transporta el calor entre distintas zonas. Esta convección es posible gracias a la baja viscosidad del manto. El espesor de la litosfera varía de una zona a otra de la Tierra y depende de muchas condiciones. Debido a ello, la distribución de temperatura en la litosfera no es homogénea y está relacionada con su grosor (a menor grosor, mayor temperatura). El siguiente gráfico pretende servir a modo de resumen sobre los aspectos más importantes a recordar con tal de comprender la verdadera estructura de la Tierra. Densidad de la corteza, manto y núcleo de la Tierra - 8 -

18 2.1. Tectónica de placas. Una placa tectónica es un fragmento de litosfera que se desplaza como un bloque rígido sobre un material menos viscoso (astenosfera). Este movimiento se produce por corrientes de convección en el interior de la Tierra y da lugar a deformaciones en la corteza terrestre. La litosfera terrestre está dividida en siete grandes placas: Pacífica, Africana, Euroasiática, Antártica, Norteamericana, Sudamericana e Indoaustraliana. En los bordes de estas placas se puede encontrar gran cantidad de actividad, tanto sísmica como volcánica. Debido a ello, suelen ser zonas ocupadas por grandes cadenas montañosas o cuencas. Los contactos entre dos placas se denominan límites y pueden ser de tres tipos diferentes, según el movimiento relativo entre ellas: Límites divergentes. Frontera de placas divergentes En los límites divergentes (dorsales oceánicas), las placas se alejan y el vacío que resulta de esta separación es rellenado por material de la corteza, que surge del magma de las capas inferiores

19 Límites convergentes. Las características de los bordes convergentes dependen del tipo de litosfera de las placas que chocan: - Cuando una placa oceánica (más densa) choca contra una continental (menos densa) la placa oceánica es empujada hacia abajo, formando una zona de subducción. En la superficie, se crean fosas oceánicas, en el caso de que sea en el agua, o grupos de montañas, si es en tierra. Convergencia continente océano - Cuando dos placas continentales colisionan, se forman extensas cordilleras formando un borde de obducción. Convergencia continente continente

20 - Cuando dos placas oceánicas chocan, el resultado es un arco de islas. Convergencia océano océano Límites conservativos. Cuando el movimiento entre placas es lateral. En este caso ni se crea ni se destruye litosfera de ninguna placa. En este caso se habla de fallas de transformación

21 Placas litosféricas, dorsales oceánicas, fosas oceánicas, zonas de subducción y campos geotérmicos En resumen, las zonas donde es de esperar un elevado flujo geotérmico y que, por tanto, son interesantes para la exploración de posibles yacimientos geotérmicos, se concentran a lo largo de los límites de placas, en las dorsales oceánicas y en las zonas de subducción donde hay volcanismo activo. En el capítulo 5 se describirá con mayor detalle como identificar las zonas con mayor probabilidad de encontrar un yacimiento geotérmico

22 Capítulo 3 La energía geotérmica

23 CAPÍTULO 3. La energía geotérmica Origen de la energía geotérmica. La energía calorífica aproximada que llega a la superficie de la Tierra desde su interior es de 4,2 x J/s. Todos los procesos geodinámicos que suceden en la Tierra, desde volcanes a terremotos, son controlados por la transferencia y generación de calor en su interior. El calor es el responsable de la tectónica de placas y de los movimientos de convección en el manto y el núcleo. El campo magnético de la Tierra tiene su origen en los procesos de convección del núcleo externo. Así pues, las fuentes de la energía geotérmica son las siguientes: Desintegración de isótopos radioactivos. Se estima que alrededor del 50% del flujo total de calor procede de la desintegración de isótopos radioactivos de vida larga presentes en la corteza y el manto. Calor inicial. Energía liberada durante la formación de la Tierra, hace 4500 millones de años, y que todavía está llegando a la superficie. Movimientos diferenciales. Energía liberada por los movimientos diferenciales entre las distintas capas que constituyen la Tierra. Calor latente de cristalización del núcleo externo. Energía liberada en la continua cristalización del núcleo externo fluido. Como ya se ha comentado, el núcleo interno es sólido y el externo líquido. Esto hace que en la zona de transición, el fluido del núcleo externo se esté cristalizando continuamente, generando una importante fuente de calor

24 3.2. Mecanismos de propagación del calor. Los mecanismos por los que el calor puede propagarse son: Conducción, transferencia de calor a través del contacto entre partículas. Convección, transferencia de calor por medio de un fluido móvil (líquido o gaseoso). La convección propaga el calor más rápido que la conducción. Radiación, transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. La energía se transmite sin contacto entre los cuerpos en ausencia de un medio. En la litosfera y en el núcleo interno de la Tierra, el mecanismo de propagación de calor más importante es la conducción. En cambio, en el manto y en el núcleo externo, es la convección. Como conclusión, remarcar que lo que determina el poder calorífico de una zona (su temperatura) es el balance entre el calor que entra en la litosfera desde el interior y el absorbido por la misma, que es irradiado al exterior. También el espesor de la litosfera, tal y como se comentó anteriormente, tiene mucha importancia en la temperatura

25 Capítulo 4 Yacimientos geotérmicos

26 CAPÍTULO 4. Yacimientos geotérmicos. Los sistemas geotérmicos pueden encontrarse en regiones con un gradiente geotérmico normal o un poco superior, especialmente en regiones alrededor de los márgenes de placas, donde el gradiente suele ser más alto. Un sistema geotérmico es como agua convectiva en la corteza superior de la Tierra la cual, en un espacio confinado, transfiere calor desde una fuente de calor hasta una obertura de calor, usualmente la superficie libre (Hochstein, 1990). Un sistema geotérmico está formado por tres elementos: una fuente de calor, un reservorio (volumen de rocas calientes permeables del cual los fluidos que circulan a su alrededor adquieren el calor) y un fluido, medio que transfiere el calor. El fluido geotermal suele ser agua, ya sea líquida o gaseosa, según su temperatura. El mecanismo que sustenta los sistemas geotérmicos está controlado por convección de fluidos, tal y como se explicó en el capítulo anterior Definición yacimiento geotérmico. Un recurso geotérmico es aquella parte de la energía geotérmica que puede ser utilizada por el hombre. El calor almacenado en el subsuelo se transporta a la superficie mediante agua almacenada en el acuífero y, según sea su temperatura y presión, ésta puede estar en forma de vapor, líquido o una mezcla entre ambos. Para que la energía pueda ser explotada deben presentarse unas condiciones geológicas básicas. Estas condiciones son las explicadas en la parte superior de este tema. A continuación se detalla más específicamente estas condiciones

27 Debe existir: Un flujo de calor elevado capaz de calentar el agua o el vapor. Generalmente, este flujo de calor se debe a una fuente de calor situada en la corteza superior. Una capa de alta porosidad y permeabilidad (acuífero), a una profundidad no superior a los 2 km que permita la circulación y acumulación de agua o vapor. Una roca impermeable, por encima del acuífero, que actúe de cobertura e impida que el agua se escape. En ese caso se dice que se trata de un yacimiento geotérmico

28 4.2. Clasificación de yacimientos. Respecto a las formas de clasificar estos yacimientos geotérmicos, no existe una notación estándar, y suele variar según los autores. De todos modos, por lo general, se usa el término de la entalpía y las temperaturas existentes en los yacimientos. El término entalpía puede considerarse más o menos proporcional a la temperatura y se utiliza para expresar el contenido de calor (energía térmica) de los fluidos. A continuación se ha seleccionado una forma (aunque no única) de clasificar estos yacimientos. Se basará en esta clasificación para el resto del proyecto. Según la entalpía o temperatura del fluido de los acuíferos, los yacimientos pueden ser de tres tipos: Alta entalpía, que existen en zonas activas de la corteza terrestre. Su temperatura está comprendida entre 150 y 400 C. El fluido sale generalmente en forma de vapor y se puede utilizar para generar electricidad y transportarla. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones semejantes a las utilizadas para la extracción del petróleo. Media entalpía, entre 100 y 150 ºC. Generan electricidad a un rendimiento mucho menor. Baja entalpía, para temperaturas inferiores a 100 ºC. No es posible producir electricidad y se utiliza para uso local

29 En la siguiente tabla se muestran algunas aplicaciones de la energía geotérmica en función de la temperatura del recurso: Alta entalpía Media entalpía Baja entalpía Temperatura Aplicación (ºC) 180 Evaporación de soluciones concentradas 170 Obtención de agua pesada 140 Secado rápido de productos agrarios 130 Refinado de azúcar 120 Obtención de agua destilada 90 Secado de pescado 80 Calefacción doméstica 30 Piscinas, fermentación En el tema 6 se hablará con detalle de todos los usos existentes (e incluso futuros) que hay de la energía geotérmica. Según las particularidades propias de cada yacimiento, se puede hacer una clasificación general del siguiente modo: Yacimiento hidrotérmico en el que la fase predominante es vapor. Este vapor puede ser húmedo o seco. Yacimiento hidrotérmico en el que la fase predominante es agua líquida. Yacimiento de cuenca sedimentaria, caso particular del anterior. Yacimiento geopresurizado. Yacimiento de roca caliente seca

30 Yacimiento hidrotérmico con predominio de vapor. En los yacimientos hidrotérmicos con predominio de vapor se dan todas las condiciones geológicas mencionadas anteriormente: una fuente de calor, un acuífero y una capa impermeable encima de éste. Estos yacimientos se encuentran en regiones volcánicas y por tanto se trata de yacimientos geotérmicos de alta entalpía, propicios para producir electricidad. Éstos contienen agua a presión y tienen una temperatura habitual de 300 ºC. Estos yacimientos suelen tener manifestaciones en la superficie, como géiseres, manantiales termales, fumarolas, etc. Cuando se transporta el agua a la superficie, la presión disminuye y se genera vapor. Esta mezcla de líquido y vapor se separa obteniéndose el vapor seco, usado para alimentar a una turbina. Si existe presencia de agua líquida en este vapor, se habla de vapor húmedo. A continuación se muestran ejemplos de yacimientos explotados en la actualidad según el tipo que sean: VAPOR HÚMEDO Reykjanes (Islandia) Otake (Japón) Wairakei (Nueva Zelanda) VAPOR SECO Larderello (Italia) The Geysers (EEUU) Yacimiento hidrotérmico con predominio de agua líquida. Estos yacimientos son parecidos a los anteriores, con la diferencia de que el agua encontrada se encuentra en estado líquido. La temperatura por tanto, no supera los 100 ºC (baja entalpía) y suelen encontrarse entre 1 y 3 kilómetros de profundidad. Estos yacimientos no llevan asociados fenómenos en la superficie como los anteriores aunque son mucho más comunes en la actualidad

31 En estos yacimientos, como la presión existente no es suficiente para elevar el agua a la superficie, se requiere de bombas de extracción. Un sistema generalmente utilizado para el aprovechamiento de estos yacimientos consiste en realizar dos pozos, uno de extracción y otro de reinyección, que devolverá el agua al acuífero una vez utilizada Yacimiento de cuenca sedimentaria. Se trata de acuíferos muy profundos ubicados en cuencas sedimentarias. El agua se encuentra a temperaturas normalmente inferiores a los 60 ºC y se suelen utilizar para calefacción y suministro de agua caliente Yacimiento geopresurizado. Es un caso particular de los anteriores, y se da cuando el agua del interior está sometida a grandes presiones. Generalmente, las rocas entre las que se encuentra suelen ser muy antiguas (de millones de años de antigüedad) y es habitual la presencia de gas natural o metano. Estos yacimientos suelen tener una temperatura del orden de 100 ºC a 150 ºC y la profundidad oscila entre los 2 y 6 km. La principal característica, es que el agua almacenada suele estar a una presión mucho mayor de la que correspondería por su profundidad. Debido a todas estas características, se pueden aprovechar de estos yacimientos tres modos distintos de energía: Energía geotérmica, debido a la temperatura del agua. Energía hidráulica, debido a la alta presión. Energía química, debido al contenido en gas natural o metano que se puede encontrar. La mayoría de estos acuíferos son encontrados de modo fortuito

32 Yacimiento de roca caliente seca. Están formados por rocas impermeables a alta temperatura (más de 190 ºC) pero sin contenido en agua. El calentamiento de estas rocas se debe a su proximidad a bolsas magmáticas en áreas volcánicas. En este caso, se inyecta agua a alta presión causando su fracturamiento hidráulico. Posteriormente se hace circular agua por estas fracturas artificiales y así se consigue extraer calor de la roca circundante. A pesar de que estos yacimientos son los más numerosos (constituyen un 85% del total de recursos geotérmicos actuales), su explotación no es todavía suficientemente rentable por las dificultades técnicas que presenta, como la profundidad en la que se encuentran o la impermeabilidad de las rocas

33 Capítulo 5 Identificación del yacimiento y evaluación del recurso

34 CAPÍTULO 5. Identificación del yacimiento y evaluación del recurso. Antes de planear un programa de exploración geotérmico, se deben recolectar gran cantidad de los datos geológicos, geofísicos y geoquímicos existentes. Usualmente el programa de exploración se lleva a cabo paso a paso: reconocimiento, prefactibilidad y factibilidad. En cada una de estas etapas se va gradualmente eliminando las áreas menos interesantes y se va concentrando en aquellas que más destacan. A medida que se desarrolla el programa, los métodos utilizados se vuelven más sofisticados y más detallados. La magnitud y presupuesto de todo el programa debería ser proporcional a sus objetivos y a la importancia de los recursos que se espera encontrar. En este tema se hablará sobre cómo localizar esos lugares a priori y los métodos utilizados para su estudio y valoración como yacimientos geotérmicos Lugares con potencialidad de energía geotérmica. Los recursos geotérmicos relacionados con intrusiones de magma en la corteza superior son normalmente sistemas hidrotermales con predominio de vapor. Estos emplazamientos se pueden observar de modo global en todo el planeta, ya que por lo general suelen coincidir con las zonas de contacto entre las placas. Sin embargo, sólo en las zonas en las que se den las condiciones geológicas mencionadas en el capítulo anterior, se encontrará un yacimiento útil para la explotación. Uno de los problemas actuales a la hora de explorar nuevos yacimientos es su poca extensión horizontal (la mayoría no superan los 10 km 2 de extensión). Para ello, tras una valoración global, hay que pasar a una escala regional, buscando indicios en la superficie, y finalmente, a una escala local,

35 que permita determinar si se cumplen las condiciones necesarias para un yacimiento geotérmico Escala global. Como ya se comentó anteriormente, aunque la mayoría de yacimientos se deben a intrusiones de bolsas de magma volcánico, otros muchos no se deben a ello. Se ha creído conveniente pues, diferenciar estos dos tipos: Recursos relacionados con intrusiones (alta entalpía). Se suelen dar en los límites de placas, zonas con presencia de volcanismo activo o en zonas donde la litosfera presenta un grosor menor. En estas zonas se encuentran la mayoría de los campos geotérmicos de alta entalpía y es donde existe mayor posibilidad de encontrar nuevos

36 En el siguiente mapa se observa la coincidencia entre los principales yacimientos geotérmicos de alta entalpía y los límites entre placas: Placas litosféricas, dorsales oceánicas, fosas oceánicas, zonas de subducción y campos geotérmicos. Las flechas muestran la dirección del movimiento de las placas hacia las zonas de subducción 1) Campos geotérmicos que producen electricidad. 2) Dorsales mesoceánicas cruzadas por fallas transcurrentes (largas fracturas transversales). 3) Zona de subducción, donde la placa subducida se inclina hacia abajo y se funde en la astenosfera. Recursos no relacionados con intrusiones (baja entalpía). Estos se encuentran más esparcidos que los anteriores y las temperaturas máximas alcanzadas suelen ser de unos 90ºC. Estos yacimientos están asociados a condiciones geológicas particulares de la región, como puede ser una cuenca sedimentaria (como ya se explicó en el tema anterior). Se trata pues de localizar cuencas sedimentarias profundas, de gran espesor y de elevada porosidad, que pueda dar lugar a acuíferos

37 También puede darse el caso de zonas donde exista un flujo de calor moderado debido a una corteza rica en isótopos o zonas con una litosfera de poco grosor. Todos estos factores hacen difícil establecer una distribución mundial a priori, tal y como se ha hecho en el caso anterior. En estos casos, es necesaria la investigación de zonas locales para su hallazgo Escala regional. Una vez seleccionada una zona concreta, se pasa a recopilar toda la información geológica e hidrológica disponible de ella. Se empieza investigando sobre indicios superficiales (manantiales termales, géiseres, etc.) que revelen la existencia de anomalías geotérmicas. A continuación, se realiza un estudio cartográfico de la superficie, incluyendo posible actividad volcánica o localizaciones de fallas, el flujo de calor y análisis químicos del agua superficial. Una vez estudiada toda esta información, se estima la probabilidad de que concurran las características geológicas básicas para que se dé un yacimiento geotérmico. El problema radica en que esta información sólo ofrece una hipótesis de la existencia o no de un yacimiento. Puede darse el caso de que a pesar de haber indicios, la zona no reúna las condiciones necesarias para que haya un flujo geotérmico, o todo lo contrario, que no haya ningún indicio y que sea una zona de gran cantidad de energía geotérmica. Un ejemplo de este último caso se encuentra en la famosa región de Larderello (Italia), con gran potencial geotérmico en el interior pero con ninguna manifestación de ello en el exterior Escala local. En base a todo lo anterior, si existen suficientes indicios, se realiza una selección de áreas para realizar la investigación local

38 Una vez identificada el área candidata, se realizará una serie de técnicas de exploración para determinar las características físicas del yacimiento: profundidad del acuífero, tamaño, forma y estructura. Estas técnicas de exploración pueden ser geológicas, geoquímicas, geofísicas y algún sondeo mecánico de exploración. Todas estas técnicas serán explicadas con mayor detalle en el siguiente punto de este capítulo. En el caso de que el yacimiento fuese de baja entalpía, habría que estudiar las necesidades energéticas de la zona, ya que no es posible transportar la energía de estos yacimientos

39 5.2. Prospección de recursos geotérmicos. Así pues, a modo de resumen, los pasos a seguir a la hora de decidir si un área es apta para recoger un yacimiento geotérmico explotable son: 1) Identificar el fenómeno geotermal. 2) Averiguar si existe un campo geotérmico utilizable. 3) Estimar el tamaño del recurso. 4) Determinar el tipo de campo geotérmico. 5) Localizar las zonas productivas. 6) Determinar el contenido calórico de los fluidos. 7) Determinar parámetros ambientalmente sensibles. En la actualidad, existe un gran número de tecnología y metodología para llevar a cabo estos pasos. También es importante remarcar los parámetros básicos necesarios para decidir si un área es apta para recoger un yacimiento geotérmico. Éstos son: Profundidad y dimensiones del acuífero. Geometría de las rocas, principalmente de los tramos impermeables. Temperatura y calidad química del agua y tipo de fase. Productividad del acuífero (caudal). Demanda energética y rentabilidad del proyecto

40 Todos estos datos geológicos junto con el estudio de la demanda energética permitirá evaluar la rentabilidad del proyecto Técnicas geológicas. Son el punto de partida de cualquier programa de exploración y su función básica es identificar la ubicación y extensión de áreas candidatas a ser investigadas con mayor detalle (escala local) y recomendar los métodos de exploración más apropiados para esas áreas. Las técnicas geológicas habituales son: Teledetección. Mediante fotografía aérea y de satélite se sitúa la zona de estudio dentro del marco global de la tectónica de placas. Estas técnicas permiten delinear las grandes fallas. Estratigrafía y tectónica de la zona. Determina los materiales y su disposición en el tiempo y el espacio. Determina también fallas. Neotectónica. Estudio de la sismicidad actual y de las fallas activas. Mineralogía. Determina la composición mineral de la zona. En ocasiones puede dar una aproximación de la temperatura. Volcanismo. Sólo se utiliza esta técnica si la zona se sitúa en un contexto volcánico. Son estudios sobre geoquímica de los productos volcánicos y de los gases y cálculo de la presión de la cámara magmática. Hidrogeología. Determina los acuíferos y estudia sus parámetros. Los estudios geológicos tienen un importante papel en todas las siguientes etapas de la investigación geotérmica, ya que una vez finalizado el

41 reconocimiento geológico de la zona, se puede disponer de un primer modelo del sistema geotérmico: distribución de los tipos de rocas en el subsuelo, presencia de fracturas y circulación de fluido por las zonas permeables Técnicas geoquímicas. La exploración geoquímica consiste en el muestreo y análisis de aguas y gases de manantiales termales, a partir de las cuales se obtiene información sobre las formaciones por las que ha circulado el agua. Así pues, estas técnicas son de gran ayuda para localizar el sistema geotérmico, hacer una estimación de la temperatura del acuífero, determinar si se trata de agua en estado líquido o gaseoso, estimar la homogeneidad del abastecimiento de agua, conocer la calidad del agua e identificar el origen de la recarga de agua (lluvias, filtraciones, etc.). Con el objetivo de conocer todos estos datos, las técnicas geoquímicas son aplicables tanto a agua como a gases. Según el caso, se tiene: a) Geoquímica de aguas subterráneas. El tipo de sales disueltas en el agua y su cantidad son generalmente dependientes de la temperatura y del entorno geológico del acuífero. Por lo general, a mayor concentración de sales disueltas, mayor temperatura. Otro dato que mide es el de la acidez del agua. Este dato es importante a la hora de la explotación del recurso, ya que un agua demasiado ácida puede ser un factor crítico de corrosión de las tuberías de los pozos. Es por ese motivo, que los revestimientos de las tuberías se fabrican de acuerdo a este ph. Si el ph es muy bajo (inferior a 4) no será posible la explotación del yacimiento

42 Las diversas técnicas geoquímicas son: Análisis químicos. Se analizan los componentes de los fluidos (identificación y concentraciones) para determinar su calidad. También permite prever las posibles corrosiones en las tuberías. Análisis de los elementos volátiles. Existen elementos (boro, flúor, etc.) cuya presencia delata una posible anomalía térmica. Análisis isotópicos. Se utiliza para conocer la edad del agua (el tiempo que lleva el fluido en el subsuelo) y ver si ha habido alguna mezcla con filtraciones posteriores. b) Geoquímica de gases no condensables. Los fluidos geotérmicos llevan asociados ciertos gases no condensables. Lo habitual es encontrar dióxido de carbono, ácido sulfhídrico (tóxico), ácido bórico, etc. Este estudio permite conocer el posible impacto medioambiental que podría ocasionar la explotación del recurso en esa zona. En el capítulo 7 se hablará más extensamente sobre los posibles problemas ambientales que conlleva una central geotérmica Geotermometría química. El tipo de minerales disueltos en las aguas y su concentración, dependen de la temperatura del acuífero. Los termómetros más utilizados son conocer la concentración de sílice disuelta y la concentración relativa de sodio, potasio y calcio

43 Técnicas geofísicas. Existen ciertas magnitudes cuyos valores en la superficie de la tierra están relacionados con determinados parámetros físicos de las rocas del subsuelo. Estas técnicas están orientadas a obtener desde la superficie, los parámetros físicos que describan la estructura geológica del subsuelo. Estos parámetros físicos son: Temperatura (métodos termométricos). Conductividad eléctrica (métodos eléctricos y electromagnéticos). Velocidad de propagación de ondas elásticas (métodos sísmicos). Densidad (método gravimétrico). Susceptibilidad magnética (Métodos electromagnéticos). Entre paréntesis se ha indicado los métodos geofísicos empleados para la medición del parámetro. A continuación se explicará brevemente en qué consiste cada método y su utilidad: a) Método gravimétrico. Se miden las variaciones del valor de la gravedad en la superficie debidas a las variaciones de la densidad de las rocas del subsuelo. A partir de estas medidas, se obtiene la distribución de la densidad del subsuelo, y de aquí, el tipo de rocas. Un claro ejemplo se da al detectar la presencia de cámaras magmáticas, dado que éstas se caracterizan por una densidad muy inferior en las rocas que le rodean. b) Métodos sísmicos. Se basan en el estudio de la propagación de ondas elásticas en el subsuelo mediante impactos de masas sobre la superficie del terreno. A partir de las velocidades de estas ondas, se identifica el tipo de roca

44 c) Métodos termométricos. Estas técnicas permiten medir el gradiente de temperatura y el flujo de calor. Se realizan desde vuelos aéreos, mediante radiómetros y escáneres que detectan la radiación electromagnética que emite la superficie. Estos métodos anteriores, empleados tradicionalmente para la exploración petrolífera, pueden aportar valiosa información acerca de la forma, tamaño, profundidad y otras características importantes de las estructuras geológicas profundas de un yacimiento geotérmico. Sin embargo, dan poca información acerca de la existencia o no de fluidos en los yacimientos, el objetivo principal de toda exploración. Estos métodos son, por lo tanto, más apropiados para definir ciertos detalles durante las etapas finales de la exploración. La existencia de fluidos geotermales en las estructuras geológicas puede determinarse mediante prospecciones eléctricas y electromagnéticas, las cuales son más sensibles que otras prospecciones a la presencia de estos fluidos y a las variaciones de la temperatura. Estos dos métodos han sido ampliamente empleados con resultados satisfactorios: d) Métodos eléctricos. Consisten en hacer pasar una corriente eléctrica continua a través del subsuelo mediante dos electrodos conectados a una fuente de alimentación constante. Se mide el potencial eléctrico creado por la corriente en varios puntos, y mediante la intensidad y la diferencia de potencial, se determina la resistividad eléctrica de la roca según la profundidad. e) Métodos electromagnéticos. En este caso también se determina la resistividad eléctrica de las rocas pero utilizando una radiación electromagnética en lugar de una corriente continua. Esto tiene la ventaja de poder atravesar más fácilmente una capa superficial muy resistiva. f) Método magnetotelúrico. Este método utiliza las ondas electromagnéticas generadas por las tormentas solares. Ha sido enormemente

45 mejorado en los últimos años, y actualmente ofrece un gran abanico de posibles aplicaciones, a pesar del hecho que requiere una sofisticada instrumentación y que es muy sensible a los ruidos de fondo en áreas urbanas. La mayor ventaja de este método, es que puede ser utilizado para definir estructuras más profundas que las que son alcanzadas con técnicas eléctricas o electromagnéticas. g) Método audiomagnetolérurico de fuente controlada (Controlled Source Audiomagetolelluric method, CSAMT). Este método ha sido desarrollado recientemente y utiliza ondas inducidas artificialmente en vez de ondas electromagnéticas naturales. La profundidad de penetración es menor con esta técnica, pero es más rápida, menos costosa, y proporciona mucho mayor detalle que el método clásico Sondeos de exploración. Una vez deducido mediante las técnicas anteriores la localización, profundidad y geometría del acuífero, se pasa a la fase de comprobación mediante una serie de sondeos mecánicos de exploración, para corroborar los modelos elaborados en la exploración superficial. Son sondeos de pequeño diámetro (aproximadamente y según la profundidad suelen ser unos 7 cm) por los que se mide la temperatura en el acuífero, el gradiente de temperatura, el flujo de calor, etc. La perforación de pozos exploratorios constituye la etapa final de cualquier programa de exploración geotérmica y es el único medio para determinar las reales características de un yacimiento geotermal y así poder evaluar su potencial. Los datos proporcionados por los pozos exploratorios deberán ser aptos para verificar todas las hipótesis y los modelos elaborados a partir de los resultados de la exploración superficial. Además, deberá confirmar si el yacimiento es productivo y si contiene suficientes fluidos adecuados para la utilización que se le quiera dar

46 5.3. Sondeos de explotación. De todos los elementos que constituyen un yacimiento geotérmico, la fuente de calor es lo único que debe ser natural. Los otros dos elementos pueden ser artificiales. Un ejemplo es que los fluidos geotérmicos extraídos del yacimiento a la hora de accionar una turbina (para una planta geotermoeléctrica) pueden ser reinyectados después de su utilización mediante pozos de inyección. De este modo, a la recarga natural del yacimiento geotérmico se la integra una recarga artificial. Durante muchos años la reinyección se ha empleado en varias partes del mundo como una forma de recuperación y mantenimiento de los campos geotérmicos agotados. El fundamento de la explotación de un yacimiento geotérmico consiste en lo siguiente: mediante un equipo de sondeo se extrae agua caliente del pozo geotérmico, por encima de los 70 C, y se refrigera a temperaturas entre 10 C y 40 C en un intercambiador. El caudal promedio mínimo tiene que ser del orden de 100 m 3 por hora. El agua que se extrae no es conveniente arrojarla al mar o a un río, por lo que se procede a su reinyección en el depósito geotérmico, para así mantener la presión en la masa de agua profunda. Esto origina una mejor utilización del depósito geotérmico, ya que supone la recuperación del calor almacenado en la roca. Aún así, la explotación artificial de cualquier yacimiento provoca su agotamiento con el paso del tiempo, con un plazo aproximado de un siglo. Esto se debe a que el agua que se reintroduce contribuye a enfriar lentamente el yacimiento, haciéndolo cada vez menos rentable. En las instalaciones geotérmicas se presentan una serie de problemas comunes a la mayoría de aplicaciones y que derivan de la naturaleza del recurso. Como la cantidad de energía máxima que puede extraerse de un yacimiento depende de la temperatura del recurso, estos problemas afectan más a los recursos de baja y media entalpía. Estos problemas implican una mayor complejidad de la instalación (mayor inversión), una mayor inversión

47 económica y una menor energía generada. En definitiva, afectan al rendimiento global del sistema, disminuyéndolo hasta el punto de hacerlo poco viable o rentable. Estos problemas, por lo general, son: Presión del pozo. Si la presión del pozo es inferior a la presión atmosférica, es necesario la instalación de una bomba de extracción especial para la explotación del recurso. Gases disueltos. La presencia de gases disueltos no condensables en el recurso (CO 2 y sulfuro de hidrógeno), hace necesario su eliminación, con tal de evitar los efectos nocivos derivados (oxidación de las tuberías, contaminación de la atmósfera, etc.) Composición salina del recurso. Una composición en sales dañina (como de cloruros o sílice, por ejemplo), puede hacer encarecer la inversión, por la necesidad de utilizar materiales especiales para evitar su deterioro con el tiempo. Además, estas sales pueden obstruir las válvulas del pozo de extracción, disminuyendo su funcionamiento progresivamente. Decaimiento de la presión y/o temperatura. La extracción de agua del acuífero, hace que la presión y temperatura en éste disminuya, alcanzando otros valores que los anteriores. Aunque inevitable en la gran mayoría de casos, este factor tan importante es clave a la hora de realizar una inversión. Conocer mediante cálculos los años viables de explotación de un recurso puede hacer poco viable un yacimiento. La mayoría de veces se construyen pozos para volver a inyectar el agua termal, ya fría, en la zona de agua termal subterránea. Esta solución se denomina doblete geotérmico, y a pesar de encarecer la planta, solventa el

48 problema de la polución de aguas superficiales y permite mantener la presión y caudal del acuífero Doblete geotérmico. El método más común utilizado en la práctica para aprovechar la energía geotérmica, es el doblete geotérmico, que consiste en hacer dos perforaciones con técnicas similares a las que se utilizan en la explotación petrolífera. Para obtener un caudal del orden de 100 m 3 /hora, se considera normalmente una separación entre los puntos de perforación, que oscila desde algunos cientos de metros, hasta 1 Km. El agua asciende por el pozo de extracción debido a la presión que posee, aunque a veces es necesario recurrir a un bombeo complementario mediante bombas sumergidas. También es necesario en ocasiones, un bombeo adicional para favorecer la reinyección Evaluación del recurso geotérmico Para caracterizar la potencia geotérmica de un yacimiento se necesita conocer la temperatura del acuífero y el caudal que podrá extraerse. Si el yacimiento es de alta entalpía, entonces debe conocerse, además, el porcentaje de vapor. El siguiente paso es determinar la vida media del sistema,

49 teniendo en cuenta la disminución de la temperatura y el caudal con el tiempo. Todo ello permitirá hacer una valoración de la rentabilidad del recurso. También se deben considerar otros factores, como la distancia del pozo de extracción al lugar de consumo (pérdidas por transporte), la calidad del fluido y la química de éste, para prever posibles corrosiones. Cuando se trata de un yacimiento para generación de electricidad (alta entalpía), hay que tener en cuenta el tipo de central eléctrica proyectada. Se estima que la potencia mínima rentable para una central a partir de energía geotérmica es de 10 MW. Para que los yacimientos de baja entalpía puedan ser rentables, la temperatura mínima del agua puede ser muy baja (no superior a 20 ºC). Para ello, es necesaria la utilización de una bomba de calor para elevar el nivel térmico del calor extraído Caracterización energética. Yacimientos de baja entalpía. El volumen del acuífero puede calcularse a partir de los datos de la explotación geofísica: el área, el espesor y la profundidad a la que se encuentra. Conociendo el tipo de roca que constituye el acuífero se puede estimar la porosidad efectiva del mismo, lo cual permite estimar la masa total del agua que está ocupando los poros y por consiguiente, conocer el calor contenido. Sin embargo, no todo este calor puede ser utilizado sino sólo una fracción del mismo, denominada factor de recuperación. Existen varios factores que hacen perder una cantidad importante de esta energía: la pérdida de calor en el recorrido del agua y la distancia del pozo al lugar de consumo (pérdidas por transporte). El factor de recuperación no puede predecirse antes de la explotación, pero por experiencia, suele rondar en torno al 25%

50 En el caso de baja entalpía, el factor de recuperación puede mejorarse si se utiliza conjuntamente con otras fuentes de calor. Por ejemplo, se puede conseguir haciendo circular el agua termal por distintos equipos de distinta demanda de calor conectados en serie, de tal forma que el agua caliente pase primero por los equipos que trabajan a temperaturas menores. Red de energía geotérmica según las necesidades energéticas El uso de la técnica del doblete, explicada con anterioridad, mejora el factor de recuperación y alarga la vida útil de un pozo de explotación. Yacimientos de alta entalpía. En estos casos, también habrá que tener presente que la energía extraíble será una fracción de la almacenada. El factor de recuperación en este caso es más complejo y depende del modo de producción, de la temperatura y de la presión en el cabezal del pozo, entre otros factores. La experiencia demuestra que en general en los yacimientos que producen vapor, el factor de recuperación es inferior al 15%

51 Vida útil de explotación. Un yacimiento puede producir energía geotérmica mientras se mantenga la fuente de calor y la recarga de fluido. Generalmente, las intrusiones magmáticas que proporcionan la fuente de calor son suficientemente grandes y están a temperatura suficientemente elevada para que, en el transcurso del tiempo, no se aprecie una disminución significativa de su poder energético. En cambio, el mantenimiento del fluido está sujeto a un ritmo adecuado de extracción. En general, la vida media de producción en un campo geotérmico puede alargarse durante muchos años con nuevos pozos o haciendo más profundos los existentes, con la finalidad de encontrar acuíferos más profundos. Para los yacimientos de baja entalpía, se suele considerar una vida media de 30 años. Sin embargo, la vida de los pozos es más limitada. Las causas principales del envejecimiento de un pozo son los depósitos de ciertos elementos (sílice, por ejemplo) en las fisuras y poros del acuífero, que reducen la permeabilidad del mismo. En un yacimiento de alta entalpía, un pozo produciendo vapor suele tener una vida media inferior a los de baja entalpía. De todo esto se deduce que la geotermia no es una fuente energética que se pueda ampliar a voluntad, debido a que es preciso recurrir a una adecuada gestión de la masa del acuífero afectado. Además, si se pretenden modificar las condiciones impuestas para la duración de su explotación, o la distancia entre los pozos, para así poder extraer un mayor caudal, se corre el riesgo de que aparezcan otros factores que limiten el punto superior de funcionamiento. Esto significa que no es posible, ni física ni económicamente, hacer viable la obtención de un caudal mayor que el de los límites impuestos. Lógicamente, cuando un yacimiento está sobreexplotado, disminuye drásticamente la vida útil del mismo, por lo que hay que prever el caudal óptimo a partir de ensayos de bombeo en el pozo de extracción

52 Capítulo 6 Utilización de los recursos geotérmicos

53 CAPÍTULO 6. Utilización de los recursos geotérmicos. La utilización de electricidad es la forma de utilización más importante de los recursos geotérmicos de alta temperatura (superiores a 150 ºC). Los recursos de temperatura media o baja son apropiados para muchos tipos diferentes de utilización. En el siguiente diagrama se muestran los posibles usos de los fluidos geotérmicos según su temperatura. El límite inferior de 20 ºC está solamente sobrepasado por el uso de bombas de calor geotérmicas. Este diagrama pone de manifiesto que es posible mejorar la factibilidad de un proyecto mediante el uso combinado y en línea de los recursos geotérmicos. Este aspecto se comentó anteriormente en el apartado Los diseños existentes actualmente para procesos termales, pueden sin embargo modificarse para ampliar el campo de aplicación de ciertos recursos geotérmicos. Continuamente se está avanzando en la tecnología geotérmica, con tal de obtener más rentabilidad y potencia de un yacimiento. Para este

54 tema, se ha optado por comentar las tecnologías más actuales según el tipo de uso que se le vaya a dar a la energía Generación de energía. Los yacimientos geotérmicos de alta entalpía (también algunos de media entalpía), como ya se ha dicho anteriormente, pueden aprovecharse para generar electricidad mediante un ciclo de potencia semejante al utilizado en las centrales termoeléctricas convencionales: equipo de producción de vapor, grupo turbo-alternador y condensador. La generación comercial de electricidad a partir de la energía geotérmica comenzó en el 1914 en Larderello, con una central de 250 KW de potencia. Desde entonces, el gran avance tecnológico en este ámbito ha hecho que fuese posible llegar a una capacidad de generación de hasta los 9000 MW a nivel mundial en el 2005, siendo el máximo productor Estados Unidos. En la siguiente tabla se muestra una clasificación ordenada de países productores de energía eléctrica geotérmica. Además, se muestran los tipos de plantas geotérmicas instaladas: País Capacidad de generación Tipo de plantas (MW) EE.UU VS, 1F, 2F, B, H Filipinas F, 2F, H México 953 1F, 2F, H Indonesia 797 VS, 1F Italia 790 VS, 2F, H Japón 535 VS, 1F, 2F Nueva Zelanda 435 1F, 2F, H Islandia 322 1F, 2F, H Costa Rica 163 1F El Salvador 151 1F, 2F Kenia 127 1F Rusia 79 1F

55 Nicaragua 77 1F Papua Guinea 39 - Guatemala 33 - China 28 1F, 2F, B Turquía 20,4 1F Portugal (Azores) 16 1F, H Francia (Guadalupe) 15 2F Etiopía 7 B Austria 1 - Tailandia 0,3 B Alemania 0,2 - Australia 0,2 B TOTAL 9064,1 VS = Vapor seco; 1F = Flash simple; 2F = Flash doble; B = binario; H = Híbrido El tamaño de las plantas de generación de electricidad viene determinado por la potencia disponible de los pozos y por la dificultad de transportar energía térmica a alta temperatura a grandes distancias. Estas centrales basan su funcionamiento en la turbina de vapor. A continuación se realizará un estudio detallado de cada tipo de central Tipos de centrales eléctricas geotérmicas. Distribución mundial de generación de electricidad geotérmica

56 Yacimientos de alta entalpía El agua que se encuentra a una temperatura superior a los 150 ºC se dice que es calidad eléctrica. Para estos tipos de yacimientos, se usan dos tecnologías distintas, que se explican a continuación. Su coste por KW/hora suele ser un 50% del que correspondería a una central térmica. a) Centrales de conversión directa. Cuando un pozo suministra vapor en estado de saturación, se dice que produce vapor seco. Este tipo de central se adopta para lugares de muy alta entalpía (superior a los 200 ºC) en los que llega a la superficie vapor seco o casi seco (húmedo). Esquema de una central eléctrica de conversión directa Este vapor puede conducirse directamente a la turbina para generar electricidad. En la boca del pozo y la planta generadora, se instalan separadores de partículas, que mediante centrifugación, remueven y eliminan los restos de partículas de polvo o rocas que pudiera contener el agua. Esta fase es importante con tal de evitar el deterioro prematuro de la planta. Posteriormente, se instalan puntos de drenaje a lo largo de la tubería, para

57 remover el condensado procedente del vapor que se forma durante la transmisión. De este modo se remueve la humedad a la entrada de la sala de máquinas. Uno de los principales problemas a tener en cuenta, es que el vapor geotérmico contiene gases no condensables (alrededor del 8%), lo cual hace necesarios un sistema de extracción de gases. Según el caso en que se encuentre, se usarán eyectores de dos etapas (con condensadores intermedios) o bombas de vacío (turbocompresores). Los condensadores a utilizar podrán ser de superficie o de contacto directo (mezcla). Los de superficie se utilizan principalmente en aquellos casos en los que el vapor contiene gases no condensables que se deban tratar antes de lanzar a la atmósfera (por ejemplo, el ácido sulfhídrico, muy común en el vapor de las plantas geotérmicas). En estos casos se suele instalar una planta química para procesar estos gases. A continuación, a diferencia de las plantas térmicas, el vapor condensado no se dirige a una caldera, sino a una torre de enfriamiento, de modo que una vez enfriado, se reinyecta al yacimiento. En la actualidad, se buscan técnicas que permitan reinyectar mayor cantidad de fluido, con tal de evitar el agotamiento de la reserva (Véase capítulo 5.3). Esta tecnología se utiliza, por ejemplo, en Larderello (Italia) y The Geysers (EEUU). b) Centrales de expansión súbita (evaporación flash). Las centrales descritas en el apartado anterior, solamente pueden utilizarse en los campos geotérmicos de muy alta entalpía. Los yacimientos de

58 vapor seco son poco frecuentes. Los más habituales son aquellos donde el fluido que llega a la superficie es una mezcla de vapor-líquido. Estos yacimientos suelen tener una presión en la cabeza del pozo baja y el porcentaje de vapor respecto al total de la mezcla suele estar situado alrededor del 30%. En estas condiciones, esta mezcla no puede conducirse directamente a la turbina, puesto que éstas no están diseñadas para trabajar con este tipo de vapor. Esto hace necesario la separación entre el vapor y el líquido. La fracción de vapor conseguida se conduce por la turbina y la líquida se reinyecta. Para efectuar esta separación, se utiliza un separador ciclónico, que aprovecha la diferencia de densidades entre ambas fracciones. Las plantas que utilizan vapor a alta presión para generar energía, se conocen como single flash o flash de una etapa. Las que usan el vapor a alta y a baja presión se denominan double flash o flash de dos etapas. A continuación se definirá cada una de ellas: Centrales de flash simple. Si el agua geotérmica está a más de 210 ºC y se expansiona en una etapa de evaporación flash, parte de la misma se vaporiza y es conducida a la turbina mediante un separador de vapor. Las líneas de transmisión de vapor son del mismo tipo a las usadas en las plantas de vapor seco. La diferencia principal radica en la cantidad de líquido a utilizar. Mientras que en las flash simple se produce cerca de 630 kg/s de líquido, en las de conversión directa se produce solamente 20 kg/s

59 Esquema de una central eléctrica de flash simple Centrales de flash doble. Si la presión del agua en la cabecera del pozo es elevada, puede aumentarse la capacidad de generar energía del recurso mediante las centrales de doble flash. Este sistema es muy parecido al anterior, con la única diferencia de que, en este caso, se instalan dos etapas de vaporización, de forma que se pueda conseguir un mejor aprovechamiento del potencial geotérmico del recurso (aumenta el rendimiento en más de un 35%). A pesar de requerir una inversión más elevada para la instalación, en ocasiones compensan este tipo de plantas, según la demanda que vaya a satisfacer

60 Esquema de una central eléctrica de flash doble Yacimientos de media entalpía c) Centrales de ciclo binario. La posibilidad de extraer energía del recurso geotérmico, utilizando las tecnologías explicadas anteriormente, depende básicamente de la temperatura del recurso, puesto que la temperatura del condensador viene determinada por el agua de retorno de la torre de refrigeración. A medida que ambas temperaturas se acercan, la energía extraíble por kilogramo de vapor disminuye. Además, algunos pozos proporcionan agua con una concentración muy elevada de sales, que hace que no se pueda utilizar una turbina habitual, debido a los riesgos de oxidación que conlleva. Todos estos factores hacen inviable su utilización. Para paliar estos efectos, se adopta la tecnología de ciclo binario, que hace viables recursos geotérmicos de 150 ºC con alto contenido de gases corrosivos. Se basa en evitar el contacto con el fluido geotérmico

61 En las plantas de ciclo binario, la energía térmica del fluido geotérmico se transfiere por medio de un intercambiador de calor a un fluido de trabajo secundario para su posterior uso convencional. El fluido de trabajo óptimo será aquel que, por sus propiedades termodinámicas, proporcione una mayor eficiencia. Este segundo fluido se convierte en vapor, activa la turbina y genera electricidad. El vapor, luego de haber movido las turbinas, se condensa y vuelve a ser reutilizado (ciclo cerrado). Esquema de una central eléctrica de ciclo binario Según los expertos, este sistema es el que tiene más futuro debido a varios factores: Estas plantas son adecuadas para conformar módulos de 1 MW por unidad, para su rápida instalación. El diseño de este tipo de plantas permite interconectar varias en el lugar del yacimiento, permitiendo ajustarse al recurso. La inversión requerida no es elevada. Pueden trabajar en islas, debido a su flexibilidad, alimentando a un pequeño grupo de consumidores

62 Actualmente, la mayor parte de yacimientos existentes son de media y baja entalpía. d) Centrales de proceso de flujo total. Están basados en tecnologías aún no desarrolladas totalmente. Consiste en la inyección en dos fases del fluido geotérmico a una turbina de tipo especial. Tienen un mayor rendimiento, pero presentan problemas debidos a las incrustaciones y a los gases no condensables que el fluido geotérmico lleva disueltos. Esquema de una central eléctrica de proceso de flujo total e) Centrales de ciclo híbrido. Los fluidos geotérmicos tienen un amplio rango de propiedades físicas tales como temperatura, presión, presencia de gases no condensables, sólidos disueltos, ph, potencial de corrosión, etc. Es por ello que existe una gran variedad de sistemas de conversión de energía que se han ido desarrollando para adaptarse a estas condiciones particulares. Los sistemas descritos anteriormente se pueden combinar para lograr sistemas más efectivos, dando lugar a diversos tipos de plantas híbridas:

63 centrales de conversión directa / binarias, de flash simple / binarias, sistema híbrido de energía fósil y geotérmica, etc Rendimiento. A lo largo del siglo XX, las técnicas que se han ido introduciendo para mejorar el rendimiento de las instalaciones, han evolucionado en las siguientes fases: Corrosión de los álabes de las turbinas, lo que implicó una mejora en la calidad de los materiales utilizados en su construcción, observándose que este fenómeno de corrosión iba asociado directamente a la excesiva velocidad que alcanzaban estas máquinas en determinadas circunstancias. Para hacer funcionar las máquinas térmicas se comenzaron a utilizar intercambiadores de calor, con el fluido geotérmico en el circuito primario, y utilizando agua pura en el circuito secundario. Posteriormente se volvió a la utilización directa del vapor geotérmico natural en las turbinas, lo que obligó a mejorar la calidad de los materiales de los álabes de las turbinas. Se introdujo el condensador, pero en algunas instalaciones se ha prescindido de él, compensando su coste con una ligera pérdida en el rendimiento. Para evaluar el funcionamiento de los sistemas de energía en plantas energéticas convencionales se utiliza el Segundo Principio de la Termodinámica, que hace uso de los conceptos de trabajo y energía disponible. Cuando se comparan plantas binarias con las de tipo directo (direct steam), se observa un incremento del consumo específico del fluido geotérmico. Se puede observar que las plantas de tipo directo operan con unas eficiencias del orden del 50 al 70%

64 En las plantas binarias de pequeño tamaño, el coste del capital por KW varía inversamente con la temperatura y la potencia. En cambio, los costes de operación y mantenimiento anuales aumentan con la potencia y son independientes de la temperatura del fluido en el campo de estudio. Estos costes son mucho mejores cuando son comparados con otras energías renovables y, según el tipo de planta, más reducidos en comparación con las plantas térmicas habituales. La geotermia se caracteriza por unos gastos de inversión iniciales elevados, al contrario que las plantas térmicas clásicas, y por unos costes de funcionamiento y mantenimiento más económicos. Los costes asociados a la construcción y operación de una planta geotérmica dependen de los siguientes factores: Tipo de recurso (vapor o agua caliente). Temperatura del recurso. Productividad del yacimiento. Tamaño de la planta (caudal). Tipo de planta (single flash, binario...). Reglamentación ambiental. Costes de inversión y mano de obra. Los tres primeros factores son un indicativo del número de pozos que es necesario perforar para soportar la capacidad de la planta (un pozo puede llegar a costar entre 200 y 700 /KW). Los tres factores siguientes determinan

65 el coste de capital del sistema de conversión de energía. El último afecta al coste de funcionamiento de la planta. Es conveniente hablar también sobre los indicadores de rendimiento que se utilizan a la hora de hablar sobre plantas de generación eléctrica. Existen tres indicadores principalmente, que pueden describir el rendimiento de una planta geotérmica: MW generados en el periodo Factor de capacidad (%) = 100 Capacidad instalada ( MWe ) Período( horas) MW generados en el periodo Factor de carga (%) = 100 C arg a máxima ( MWe ) Período ( horas) N º horas funcionamiento planta Factor de disponibilidad (%) = 100 Duración total del período( horas) El factor de disponibilidad (%) se divide en dos categorías: Parada programada, en la que a la planta se le ha programado un mantenimiento con al menos dos semanas de anticipación. Parada forzada, en la que la planta queda fuera de servicio inmediatamente o antes de la siguiente parada programada. La capacidad y el factor de carga son necesarios para describir el rendimiento global de la planta

66 6.2. Usos directos del calor. En el anterior apartado se ha visto la utilización de la energía geotérmica como fuente de energía para obtener electricidad, en sustitución a otras convencionales, tales como la nuclear, derivados del petróleo, carbón, etc. Como se vio en capítulo anterior, a medida que disminuye el nivel térmico del recurso, aumenta el consumo específico de la planta y disminuye su rendimiento. Teniendo en cuenta que los recursos geotérmicos de alta entalpía son escasos, es interesante contemplar otras aplicaciones que se pueda dar a las fuentes geotérmicas de menor temperatura. En el uso directo del calor geotérmico es una de las formas más antiguas y comunes de la utilización de la energía geotérmica. Las aplicaciones en baños, calefacción ambiental y residencial, en agricultura, acuicultura y otros usos industriales son las formas más utilizadas. Las bombas de calor geotérmica, que se explicarán en el apartado 6.2.2, son las más generalizadas (13% del total de energía geotérmica utilizada en el año 2000). Se tienen dos ámbitos principales: el sector residencial y servicios y el sector industrial. En la siguiente gráfica se muestra la distribución proporcional de estos usos:

67 Dentro de la gran variedad de posibles aplicaciones del uso directo del calor, las distintas instalaciones de utilización tienen unos rasgos comunes. Los componentes primarios de un sistema genérico de uso directo del calor son: Bombas de extracción, para la extracción del agua del pozo. Si el pozo es artesiano, el agua fluye de forma natural y no es necesario instalar bombas de extracción. En caso contrario, se requiere instalar bombas en el fondo del pozo para elevar el fluido a la superficie. Según las características del yacimiento (profundidad, temperatura, etc.) y según el presupuesto, se podrá optar por instalar distintos tipos de bombas. Líneas de transmisión y circulación. Normalmente, los puntos de demanda del calor están situados a cierta distancia de los pozos de extracción y la energía geotérmica debe transportarse de un punto al otro. El fluido de las líneas de transmisión, puede ser agua líquida, vapor o mezcla. Las distancias soportadas son de varias decenas de kilómetros, aunque depende en gran medida de la pérdida energética producida por su transporte (enfriamiento que adquiere el fluido debido al rozamiento con las tuberías). Las tuberías utilizadas pueden ser de una gran variedad de materiales, aunque es más común suele ser el acero. La elección del material dependerá en gran medida de la temperatura que tenga que soportar, de su comportamiento ante la corrosión (en caso de que el fluido contenga sales o gases) y de su precio. Intercambiadores de calor, para trasvasar el calor contenido del agua geotérmica al agua del circuito de distribución

68 Hay varios tipos: Intercambiadores de placas. Suelen estar construidos de aleaciones de titanio, aunque los materiales son diversos. Está formado por un conjunto de placas metálicas sujetadas a una estructura con varillas. La separación entre las placas es muy pequeña y debido al característico estampado, se consigue una superficie de contacto grande, proporcionando un intercambio térmico eficiente en un volumen pequeño. Son el tipo de intercambiador más utilizado hoy en día, debido a su posibilidad de ampliación de la carga térmica y su coste inferior (un 40% menos). Intercambiador de calor de placas tubulares Intercambiadores de calor de fondo del pozo. Toman el calor del yacimiento y consiste en instalar un tubo en U sumergido en el agua caliente del interior del pozo, a través del cual, circula el agua secundaria por convección natural. Se aplican principalmente a pozos de poca profundidad (200 m como máximo) y para instalaciones de baja potencia (menor de 800 KWt)

69 Intercambiador de calor de fondo de pozo Equipos de medición y control. Son muy importantes, ya que sirven para garantizar el buen funcionamiento del sistema y para proporcionar información para conocer su estado de funcionamiento. Servirán también pues, para la facturación de la energía Sector industrial. Los usos del calor para aquellas industrias que no exigen temperaturas muy altas son muy habituales. Así, por ejemplo, la geotérmica es usada en el secado de tejidos en industrias textiles japonesas, o en la industria del tintado en China

70 En la tabla siguiente, se muestran los usos más habituales según la temperatura del recurso: Procesado industrial Temperatura (ºC) Procesado de alimentos Invernaderos Secado de frutas y vegetales Acuicultura (Piscifactorías) Curtido de pieles Tal y como se vio en la gráfica de comienzos del tema, los principales usos en el sector industrial de los recursos geotérmicos de baja entalpía son los invernaderos (el 14%) y las piscifactorías (11%). Por este motivo, se explicará detalladamente estos dos casos, describiendo sus instalaciones y características. Invernaderos Son muchos los invernaderos que usan aguas calientes procedentes de acuíferos para calentar el suelo de sus instalaciones y adelantar así las cosechas. Esto permite extender el período productivo de los vegetales a lo largo del año y ampliar su cultivo a zonas que, debido a las condiciones climáticas, serían poco productivas. Una particularidad de los invernaderos en relación a la calefacción convencional, es que la temperatura necesaria para el desarrollo de las plantas no es muy elevada, así que la energía geotérmica de baja entalpía proporciona un uso excelente para esta aplicación. Su aplicación es tanto para cultivo de vegetales y plantas de interior, como para flores. En general, la calefacción de invernaderos presenta características muy diversas, tanto por la dimensión de sus instalaciones y el tipo de cultivo como por el clima y las características de la fuente de agua geotérmica

71 El sistema más común se basa en la utilización en serie del recurso geotérmico aprovechando que no todos los vegetales requieren el mismo aporte de calorías para su desarrollo. Así, en los primeros módulos del invernadero, y en contacto con el agua más caliente, se colocan los vegetales con necesidad térmica más importante, mientras que en los módulos finales se ubican los de menor necesidad, que generalmente son las flores. La explotación del calor geotérmico en la calefacción de invernaderos puede reducir considerablemente los costes de operación, alcanzándose un ahorro de hasta el 35% del total de costes. Distintos sistemas de calefacción en invernaderos geotermales. Instalaciones con movimiento natural de aire: a) Conducto de calefacción aéreo b) Calefacción de bancos c) Conductos bajos para calefacción de aire d) Calefacción de suelo Instalaciones de movimiento de aire forzado (convección forzada): e) Posición lateral f) Ventilador aéreo g) Conductos altos h) Conductos bajos Piscifactorías Estos sistemas consisten en criar peces, crustáceos o mariscos en varias piscinas controlando la alimentación, temperatura y calidad del agua

72 Al igual que sucede con los invernaderos, las piscifactorías, hacen muy buen uso de la energía geotérmica de baja entalpía, por requerir necesidades térmicas bajas. Las temperaturas requeridas están entre los 20 y 30ºC y el tamaño de la instalación dependerá de la temperatura del recurso geotermal, de la temperatura requerida por los peces y de la pérdida de calor de las piscinas. Actualmente, la acuicultura geotérmica está adquiriendo una gran importancia a nivel mundial, debido al aumento de la demanda. Este uso es sobretodo habitual en países fríos, permitiendo reducir los costes considerablemente Residencial y servicios. En la actualidad, en este sector se suele consumir electricidad, gas natural o derivados del petróleo como el propano y butano. Todas estas energías son caras a la vez que contaminantes y no renovables. Es por ese motivo que la energía geotérmica se ha alzado en este sector como una energía con gran futuro. El bajo nivel térmico exigido por la demanda permite utilizar agua geotérmica de baja entalpía y devolverla a baja temperatura, con lo cual se incrementa el potencial térmico del recurso geotérmico e induce al ahorro de energía de alta calidad, que podrá dedicarse para otras aplicaciones más exigentes (térmicamente hablando). Dentro del rango térmico en que operan estos sistemas, existen en el mercado bombas de calor que permiten incrementar el potencial energético de los pozos e incluso extraer calor de yacimientos de muy baja entalpía, que no serían explotables de forma convencional. El esquema general de utilización de energía geotérmica en este sector, consta de tres circuitos:

73 Circuito primario. Formado por el equipo de bombeo y acondicionamiento del agua geotérmica (situado en la boca del pozo), un intercambiador de calor de placas (transfiere calor al circuito de distribución) y el sistema de reinyección de agua fría al yacimiento. Red de distribución. Formado por el sistema cerrado de tuberías para la distribución de agua caliente. Circuito de distribución privado. Se desglosa en otros dos circuitos, debido a su distinto nivel térmico: a) Un circuito abierto de agua caliente sanitaria (ACS). Éste está formado por un intercambiador de calor, un depósito acumulador (sirve para preparar el agua de la red pública hasta la temperatura deseada) y un sistema de apoyo, para suplir en caso necesario de déficit de calor geotérmico. b) Un circuito cerrado de calefacción. Éste está formado por un intercambiador, las tuberías de distribución, emisores de calor y un sistema de regulación y control. A continuación, se detallarán las aplicaciones más importantes de los recursos de baja entalpía dentro del sector residencial y de servicios. Balnearios y piscinas climatizadas Es la forma más antigua de aprovechamiento de la energía geotérmica. Nació en la antigua Roma cerca de manantiales termales, denominándose termas

74 Calefacción y agua caliente sanitaria de recintos Los acuíferos para estos usos van de los 30 ºC a los 150 ºC. En Islandia, el país con mayor actividad geotérmica del mundo, el 99% de las viviendas utilizan la energía geotérmica con esta finalidad. Secado de pavimentos En muchas ciudades de climas fríos, la energía geotérmica es empleada para evitar la formación de placas de hielo en los pavimentos. Para ellos se instalan tuberías enterradas a ras del suelo por las que circula agua caliente o vapor. Ejemplos de este uso se encuentran en Reykiavik (Islandia) o Fukui (Japón). Refrigeración También puede aplicarse la energía geotérmica para la producción de frío. Esto se consigue mediante la adaptación de equipos de absorción. El ciclo de absorción es un proceso que utiliza calor como fuente de energía, en vez de electricidad. Este calor debe ser superior a los 110ºC para poder tener una eficiencia aceptable y así poder alimentar al generador. El efecto de refrigeración se logra mediante dos fluidos: un refrigerante, que circula, se evapora y se condensa, y un segundo fluido, denominado absorbente

75 Ciclo de refrigeración de absorción con amoniaco Ciclo de refrigeración de absorción con bromuro de litio Para aplicaciones sobre 0 ºC (refrigeración y aire acondicionado), el ciclo utiliza bromuro de litio como absorbente y agua como refrigerante. Para aplicaciones inferiores a los 0 ºC se emplea un ciclo de amoníaco, con amoníaco como refrigerante y agua como absorbente

76 Bomba de calor geotérmica (GHP Geothermal Heat Pump ) En los sistemas descritos hasta ahora, entre el circuito primario de agua geotérmica y el circuito secundario de distribución de calor, se instala un intercambiador de calor que limitará la potencia extraída de calor (según su eficiencia). Sólo es posible extraer calor si la temperatura de entrada de agua geotérmica es superior a la de retorno del circuito secundario, temperatura que viene fijada por el tipo de instalación de calefacción y la temperatura exterior. Estas limitaciones condicionan el aprovechamiento de los recursos de baja y media entalpía. La bomba de calor permite evitar estas limitaciones y explotar yacimientos de muy baja temperatura (incluso menor que la demandada). La bomba de calor geotérmica suele aplicarse a instalaciones domésticas y comerciales de pequeña y mediana potencia. Este sistema ha tenido una gran aceptación y está experimentando un gran auge, debido a la gran oferta actual de bombas de calor. El número de máquinas instaladas es, aproximadamente, de unidades y con una potencia media típica de 12 KWt (corresponde a una instalación doméstica unifamiliar). Existen distintas formas de extraer energía geotérmica, para consumidores de baja (sector residencial) y media potencia (sector comercial). Éstas son: Intercambiadores enterrados. Consiste en enterrar bajo el suelo un intercambiador de calor por el que circula agua, en circuito cerrado, con el evaporador de la bomba de calor. Hay dos disposiciones: intercambiador vertical e intercambiador horizontal. Se denominan también Ground Coupled Heat Pump (GCHP). Los intercambiadores verticales típicos están formados por un tubo en U situado en el interior de un pozo (50 a 100 m de profundidad) inundado por agua caliente del yacimiento. Si la temperatura del agua es muy baja (entre 10 y 20 ºC), puede utilizarse el subsuelo como depósito

77 térmico, capaz de almacenar calor o frío en grandes cantidades, y emplear bombas de calor reversibles para generar calor en invierno y frío en verano. Los intercambiadores horizontales son de funcionamiento parecido pero con una disposición horizontal y menor profundidad. Intercambiadores exteriores. Se extrae agua caliente de un pozo y se conduce al evaporador de la bomba de calor. Se trata de un sistema de ciclo abierto en el que el agua utilizada se reinyecta bajo el suelo a través de otro pozo, o se vierte a un río, mar o lago. Esta última opción no es muy recomendable por las posibles consecuencias ecológicas que pudiera ocasionar. Se denominan también Ground Water Heat Pump (GWHP). Las bombas de calor utilizadas son máquinas frigoríficas de compresiónexpansión, que están formadas por: Un compresor, que aspira un gas a baja presión y lo comprime hasta una presión elevada. Un condensador, donde se enfría y sale en forma de líquido saturado. Una válvula de expansión, de donde sale en forma de mezcla líquidovapor a baja presión y temperatura. Un evaporador, donde la fase líquida pasa a vapor. El vapor saturado retorna al compresor y se cierra el ciclo

78 Esquema de una bomba de calor Respecto a las prestaciones, la bomba de calor geotérmica proporciona: Calefacción. Refrigeración Instalación de calentamiento geotérmico con bomba de calor

79 District heating (DH) Se entiende por District Heating al sistema de calefacción centralizado que satisface la demanda de calor de un conjunto de usuarios, distribuidos dentro de una zona extensa. Sistema geotermal de calefacción residencial de Reykjavik Los sistemas geotermales de calefacción residencial requieren grandes inversiones de capital. Los mayores costos corresponden a la inversión inicial, en pozos de producción y de reinyección, en bombas, tuberías, redes de distribución, equipos de monitoreo y control, etc. Sin embargo, los costos de operación son comparativamente más bajos que en los sistemas convencionales. Un factor muy importante a la hora de estimar el coste inicial de un sistema, es la demanda de calor dividida por el área de terreno del distrito. Una alta densidad de calor determina la factibilidad económica de un proyecto de calefacción residencial ya que la red de distribución es costosa. Algunos beneficios económicos se pueden conseguir combinando calefacción y enfriamiento en aquellas áreas donde el clima lo permita

80 Capítulo 7 Sostenibilidad y medioambiente

81 CAPÍTULO 7. Sostenibilidad y medioambiente Viabilidad económica. A diferencia de otras energías renovables, como la solar o la eólica, el aprovechamiento de la energía geotérmica exige una inversión importante en perforación, construir una central térmica y crear una red de distribución. Esta inversión inicial, hace que la energía geotérmica no esté al alcance de cualquier particular, convirtiéndola pues, en una energía para la demanda de múltiples usuarios. Los factores que afectan a la viabilidad económica de un sistema geotérmico son: a) Características del recurso. Tal y como se explicó en temas anteriores, estas características sirven para calcular el coste del pozo de extracción y el de reinyección. Profundidad y presión del pozo: permite averiguar el coste del pozo y el consumo y coste de bombeo. Caudal y temperatura del recurso: permiten estimar la potencia útil que puede proporcionar. Composición del agua: permite calcular el coste del equipo de preparación del agua y los costes de operación. b) Distancia del pozo a los consumidores. Coste del tendido de las tuberías: es un coste importante, ya que se trata de tuberías especiales aisladas térmicamente

82 Pérdidas de calor y presión: son las pérdidas relacionadas con el transporte del recurso. Una longitud muy larga puede ocasionar muchas pérdidas. c) Características de los consumidores. Sirven para definir la central térmica, la red de distribución y estimar el coste de instalación y operación. Los datos relacionados son: Nivel térmico de la demanda: es conveniente que el nivel térmico de los usuarios sea uniforme. Potencia total: es importante que la potencia térmica total sea elevada, con tal de poderse favorecer de factores de escala. Densidad superficial: es el cociente entre la potencia demandada y la superficie total a cubrir. A mayor densidad, menor coste para el usuario. Distribución superficial: dependerá de si las unidades de consumo están concentradas o dispersas. d) Clima. Es un factor muy importante, ya que dependiendo de la temperatura del lugar, se puede saber la potencia necesaria que debe instalarse y el número de horas al año que funcionará la central. e) Tipo y comportamiento de los usuarios. El tipo de usuarios determina la forma de la curva de demanda de calor. También determina los siguientes factores:

83 Factor de carga: tal y como se explicó con anterioridad, es el cociente entre la potencia térmica media anual y la potencia térmica nominal de la instalación. Es un parámetro que afecta, de forma inversamente proporcional, al coste energético y al coste de mantenimiento. Número de horas anuales equivalentes: es el cociente entre la energía total suministrada y la potencia térmica nominal de la instalación. Este parámetro indica el número de horas que debería funcionar la instalación, a plena carga, para suministrar toda la energía que genera a lo largo de todo el año. A mayor número de horas, el coste se reparte y la inversión inicial se recupera antes. f) Energías alternativas. La rentabilidad de una instalación geotérmica debe compararse con otras instalaciones equivalente, pero consumiendo otro tipo de energía: solar, gasóleo, etc. A continuación se muestran unas tablas comparativas sobre los costes de distintas energías renovables. Coste de energía /KWh Geotérmica e hidráulica Eólica Biomasa Solar (fotovoltaica) Solar (electricidad térmica) Coste de producción de energía eléctrica mediante fuentes renovables (WEA 2004)

84 Coste de energía /KWh Biomasa Geotérmica Calor solar de baja temperatura Coste de producción de usos directos del calor mediante fuentes renovables (WEA 2004) Como se puede observar en las anteriores tablas, la energía geotérmica presenta unos costes energéticos muy competitivos en comparación con otros tipos de energías renovables Impacto medioambiental. Antiguamente, se consideraba a la energía geotérmica como una energía limpia. Actualmente, debido a la creciente preocupación de la sociedad por el medio ambiente, se han estudiado minuciosamente las posibles consecuencias del uso de la energía geotérmica. Aunque la contaminación es muy inferior a la ocasionada por los combustibles fósiles, no hay forma de producir o de transformar la energía sin ocasionar algún impacto directo o indirecto sobre el medio ambiente. En la mayoría de los casos el grado con que la explotación geotérmica afecta el ambiente es proporcional a la magnitud de su explotación. En la siguiente tabla se resume la probabilidad y la gravedad relativa de los efectos de un proyecto geotérmico para usos directos sobre el medio ambiente

85 Impacto Probabilidad de ocurrencia Gravedad de consecuencias Contaminación del aire B M Contaminación de agua superficial M M Contaminación del subsuelo B M Subsidencia de terreno B B / M Altos niveles de ruido A B / M Reventones de pozos B B / M Conflictos con aspectos culturales B / M M / A y arqueológicos Problemas socio-económicos B B Contaminación química o térmica B M / A Emisión de residuos sólidos M M / A B = Bajo, M = Moderado, A = Alta A continuación, se explicarán los efectos contaminantes que puede producir cada una de las etapas de la explotación de un yacimiento geotérmico: Perforación: Es el primer efecto perceptible sobre el medio ambiente, ya que requiere de una superficie media de 500 m 2 para la instalación de las maquinarias de sondeo. Estas operaciones modifican la morfología superficial del área y pueden dañar las plantas y la vida silvestre local. Además, durante la perforación, pueden descargarse a la atmósfera gases no deseados. Normalmente los impactos sobre el medio ambiente causados por el sondeo terminan una vez que estos son completados. Instalación de tuberías y construcción de la planta: Esta siguiente etapa, también afecta a las posibles plantas y animales que pudiera haber en el terreno. Eso es debido a que esta fase también modifica la morfología de la superficie

86 Operación de la planta: Los fluidos geotermales (vapor o agua caliente) normalmente contienen gases tales como dióxido de carbono (CO 2 ), sulfuro de hidrógeno (H 2 S), amoníaco (NH 3 ), metano (CH 4 ) y trazas de otros gases. Además, también se encuentran elementos químicos disueltos cuyas concentraciones aumentan con la temperatura, como por ejemplo, cloruro de sodio (NaCl), boro (B), Arsénico (As), Mercurio (Hg), etc. Éstos constituyen una fuente de contaminación si son descargados al medio ambiente. Las aguas de desecho de las plantas geotérmicas tienen también una mayor temperatura que la del ambiente y por lo tanto constituyen una potencial contaminación termal. Generación de electricidad: La contaminación del aire puede ser un problema cuando se genera electricidad mediante plantas geotérmicas. El sulfuro de hidrógeno es uno de los principales contaminantes. El dióxido de carbono también está presente en los fluidos utilizados, a pesar de que en estas plantas se descarga mucho menos CO 2 que las plantas alimentadas por combustibles fósiles. Se pueden adoptar varios procesos para reducir las emisiones de este gas, como la adopción de sistemas de circuito cerrado. La siguiente gráfica pretende ser una comparativa de las emisiones de CO 2 entre plantas geotérmicas y plantas típicas de combustibles fósiles. g CO 2/KWh

87 Descarga de aguas de desecho: Esta fase también es una potencial fuente de contaminación química. El empleo de fluidos geotermales con altas concentraciones de elementos químicos tales como boro, flúor o arsénico, requiere que estos fluidos sean tratados o reinyectados en el reservorio. Los fluidos geotermales (de baja a media entalpía) utilizados en la mayoría de las aplicaciones de uso directo, generalmente tienen bajos niveles de químicos disueltos y la descarga de los fluidos puede hacerse en aguas superficiales después de ser enfriados, para evitar modificaciones de los ecosistemas. Extracción del fluido: La extracción de grandes cantidades de fluido de un yacimiento geotermal puede ocasionar un gradual hundimiento del terreno. Este fenómeno es irreversible, aunque se trata de un proceso lento que se distribuye sobre grandes áreas. Hay que vigilarlo porque podría afectar la estabilidad de las construcciones. Generalmente, este hundimiento puede ser evitado mediante la reinyección de las aguas geotermales previamente utilizadas. Ruido: Durante la fase de producción ocurre el mayor grado de ruido. El principal responsable del ruido en las plantas eléctricas suele ser el proveniente de los ventiladores de las torres de enfriamiento. También está el ruido ocasionado por el vapor que se transporta a través de las tuberías, aunque normalmente estos niveles son aceptables. En las aplicaciones directas del calor el ruido generado es despreciable

88 Capítulo 8 Estado actual

89 CAPÍTULO 8. Estado actual En España. La energía geotérmica es un sector con poco potencial en España. Según el Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE), las fuentes geotérmicas españolas produjeron calor por valor de 8000 toneladas equivalentes de petróleo en Los destinos de ese calor fueron balnearios, un pabellón deportivo (Os Remedios, Orense) y varias instalaciones cuasi artesanales que están funcionando en algunos invernaderos de la zona del acuífero de Mula-Archena en la región de Murcia. Además, el Equipo Nacional Español de Bomba de Calor está experimentando con un prototipo de bomba geotérmica en la Universidad Politécnica de Valencia. Para observar mejor la poca utilización de la energía geotérmica en España, se muestra a continuación una tabla comparativa sobre la producción con energías renovables en España: (ktep) 2005 % Minihidráulica (< 10 MW) 342 4,00 Hidráulica (> 10 MW) ,65 Eólica ,05 Biomasa ,30 Biogás 221 2,59 Biocarburantes 265 3,10 R.S.U ,41 Solar Térmica 62 0,73 Solar Fotovoltaica 7 0,08 Solar Termoeléctrica 0 0,00 Geotermia 8 0,09 TOTAL Fuente: IDAE En España la prospección de recursos geotérmicos con fines energéticos lleva mucho tiempo parada. Pero en principio no se espera encontrar recursos geotérmicos significativos en forma de acuíferos confinados con suficiente nivel térmico como para permitir la explotación eléctrica mediante

90 los esquemas de las centrales geotérmicas actualmente implementados. De hecho, el nuevo Plan de energía renovables del Ministerio de Industria ni siquiera establece objetivos para la energía geotérmica. A continuación se muestran las distintas áreas geotérmicas españolas existentes: Región Tipo de recurso Posibles usos Área afectadas Islas Canarias Área Centro Pirineo Cordilleras Béticas Depresiones Catalanas Cuenca del Duero Galicia Alto Ebro Depresión del Ebro Media y alta entalpía Roca caliente seca T: ºC P: m Baja entalpía T: ºC P: m Baja y media entalpía T: ºC P: m Baja y media entalpía T: ºC P: m Baja y media entalpía T: ºC P: m Baja entalpía T: ºC P: m Baja y media entalpía T: ºC P: m Baja entalpía T: ºC P: m Baja entalpía T: ºC P: m Generación de electricidad (Ciclos binarios y convencional). Calefacción, agricultura, otros. Calefacción, generación de electricidad (ciclos binarios), otros. Agricultura, generación de electricidad (ciclos binarios), otros. Calefacción, agricultura, generación de electricidad (ciclos binarios), otros. Calefacción, agricultura. Calefacción, agricultura, generación de electricidad (ciclos binarios), otros. Calefacción, agricultura, otros. Calefacción, agricultura. Tenerife, Lanzarote, La Palma Madrid, Cuenca, Albacete, Ciudad Real Jaca, Sabiñanigo, Norte de Lleida Cartagena, Murcia, Mula, Granada, Almería Girona, Granollers, Sabadell, Terrassa, Olot, Rubí, Reus Burgos, Valladolid, Palencia, León Orense, Pontevedra Energía (miles de TEP/año) Vitoria Lleida, Huesca

91 Sin embargo, ya desde la década de 1970 se está desarrollando la tecnología de rocas secas calientes (HDR), que tiene el gran potencial de independizar la explotación geotérmica de la presencia de un acuífero confinado con suficiente nivel térmico, abriendo la posibilidad de la aplicación de la tecnología en regiones muy amplias del planeta, entre la que se encuentra España. En España no hay plantas geotérmicas de producción de electricidad, aunque actualmente la empresa alemana Eclareon está elaborando un proyecto de central geotermoeléctrica en la isla de La Palma (Canarias) En el mundo. Durante la crisis del petróleo del 79, muchos países fueron atraídos por la energía geotérmica, considerándola económicamente competitiva respecto de otras fuentes energéticas. Ésta no requiere ser importada y, en algunos casos, es la única fuente de energía local. La geotermoelectricidad juega un papel bastante significativo en el balance energético de algunas áreas. También es importante remarcar el hecho de que se trate de una energía local. Esto significa que el aprovechamiento de esta energía por parte de cualquier país, depende en parte de sus recursos geotérmicos. Así pues, sólo aquellos países situados en zonas térmicamente activas, podrán disfrutar de gran capacidad de energía geotérmica como para explotarla a largo plazo. Es por ello que los principales países productores de electricidad geotérmica son aquellos situados en bordes de placas tectónicas o en zonas altamente volcánicas. Estos países son EE.UU., Filipinas, México, Indonesia e Italia. También conviene remarcar el papel que juega Islandia en el uso de la energía geotérmica, ya que a pesar de ser un país de apenas habitantes, es un icono a seguir en el uso de la energía geotérmica. Eso es debido a que el 85% de su energía procede del agua volcánica subterránea, que después de pasar por enormes turbinas en plantas de alta tecnología y limpieza impecable, abastece la mitad de las necesidades de electricidad del país a un precio que es dos tercios la media europea. Islandia tiene en la actualidad el mayor

92 sistema de calefacción geotérmica del mundo, y otros países están interesándose. Además, debido al uso de una energía poco contaminante como es la geotérmica, Reykjavik es una de las ciudades menos contaminadas del planeta. A continuación se muestra una tabla con el uso mundial de la energía geotérmica en el año También se ha creído conveniente el desglose porcentual de usos directos del calor. Además, se incluye una gráfica sobre la energía geotérmica a nivel europeo: Generación de electricidad GWh Usos directos del calor TJ Industria Residencial Servicios Públicos Agricultura 7852 Piscifactoría 7 Otros usos TOTAL

93 Capacidad de la energía geotérmica instalada en la Unión Europea Amarillo: capacidad de la potencia instalada acumulada (MWe) Rojo: potencia instalada de uso directo del calor (MWth) Lila: potencia instalada de bombas de calor geotérmicas (MWth)

94 Como se ha podido observar, el uso de la energía geotérmica en el mundo o en Europa poco tiene que ver con la situación en España. Si bien es cierto que España cuenta con recursos de media y baja entalpía, poco rentables para generar electricidad, éstos si se podrían aprovechar para calefacción residencial o agricultura (invernaderos). El gran avance tecnológico en la actualidad de la bomba de calor geotérmica permitiría estos usos de un modo eficaz, permitiendo el consecuente ahorro de energía contaminante

95 Capítulo 9 Perspectivas futuras

96 CAPÍTULO 9. Perspectivas futuras. La energía geotérmica es una alternativa ante el agotamiento de los recursos convencionales y un aporte importante para solucionar los problemas de energía, abriendo una posibilidad de un futuro mejor para todos. Las centrales de ciclo binario, la roca seca caliente y la bomba de calor son las tres claves del futuro inmediato de la energía geotérmica. Las centrales de ciclo binario ya han alcanzado, según los expertos, un buen grado de madurez, lo cual se ha traducido en la posibilidad de generar electricidad en yacimientos en los que el recurso no se halla a tan alta temperatura como antes era preciso. A día de hoy es la solución más demandada a la hora de producir electricidad. El aprovechamiento de la roca seca caliente es, para los más optimistas, la solución universal. Dos son las ventajas con que, a priori, cuenta esta línea de investigación: 1. Primero, la abundancia de la roca seca caliente. En Europa Occidental, por ejemplo, se calculan unos km 2 de recurso disponible, entendiendo por recurso disponible la roca seca caliente a más de 200 ºC que se encuentra a una profundidad de m. La energía que podría salir de allí sumaría 900 TWh al año. 2. Segundo, debido a que las técnicas de perforación utilizadas son las mismas que las que se usa en búsqueda de petróleo, éstas se encuentran bien conocidas y se hallan muy maduras. La bomba de calor. Es idónea para aprovechar energía geotérmica de muy baja temperatura. Su implantación ha crecido extraordinariamente a lo largo de los últimos años. Las tecnologías no cesan de madurar y los proyectos de investigación continúan abaratando costes y mejorando la eficiencia

97 9.1. Objetivos futuros. Según la IGA (International Geothermal Association), la electricidad generada por la geotérmica en 2005 rondaba los 57 TWh al año, mientras que la producción térmica era de aproximadamente 35 TWh/año. Se estima que, en el mundo, el recurso accesible útil para la generación de electricidad ronda aproximadamente los TWh/año. Es decir, que el ser humano está empleando actualmente una fracción minúscula de energía geotérmica. Se prevé también, que en 2010 el mundo podría contar con MW de origen geotérmico para producir electricidad, y con MW para fines térmicos, lo que equivale a multiplicar por cuatro la potencia actual instalada. Los grandes actores de este cambio serán Filipinas, Indonesia, México y Estados Unidos, y, dentro de la Unión Europea, Islandia, Portugal y Francia. En España, la energía geotérmica apenas se utilizará, representando el 0,05% en el conjunto de las energías renovables, y limitándose a usos térmicos de muy baja entalpía (balnearios, agricultura, etc.)

98 PARTE II: Desarrollo del sistema

99 Capítulo 1 Estado del arte

100 CAPÍTULO 1. Estado del arte. En esta primera etapa se realizará un análisis del estado actual de las aplicaciones en Flash que hay actualmente en el mercado. Esta fase es fundamental, ya que se trata de investigar todas las aplicaciones ya desarrolladas hoy en día, y observar lo nuevo que puede aportar este proyecto. Se describirán los objetivos del proyecto y las razones fundamentales para desarrollar una aplicación e-learning en Flash sobre la energía geotérmica. Además, se detallarán las innovaciones que aporta la aplicación Antecedentes de la aplicación. La enseñanza asistida por ordenador tiene las siguientes características: Interactividad. Se denomina interactividad a la reciprocidad entre una acción y una reacción. El concepto interactividad es fundamental para la enseñanza multimedia. Hasta ahora se leía un libro desde la primera página hasta la última. En cambio, la enseñanza multimedia interactiva permite navegar por la información. Ramificación. Gracias a la ramificación, cada alumno puede acceder a la información que le interesa prescindiendo del resto de datos. Transparencia. La tecnología debe permitir al usuario la utilización de los sistemas de la manera más sencilla y rápida, sin que haga falta conocer cómo funciona la plataforma ni el material multimedia. Navegación. Son los mecanismos previstos por el sistema para acceder a la información contenida realizando diversos itinerarios a partir de múltiples puntos de acceso

101 En la actualidad, la utilización de Flash en el ámbito de la enseñanza online, está resultando ser uno de los mayores descubrimientos de la industria del desarrollo. La razón fundamental de este avance tiene mucho que ver con las grandes posibilidades de interacción de las aplicaciones Flash, y sobre todo, a su universalidad, versatilidad a la hora de la implementación y capacidad de personalización. Cumple pues, con todas las características comentadas anteriormente sobre los sistemas de enseñanza asistida por ordenador (EAO). Respecto al diseño de las aplicaciones, Flash es la herramienta idónea para desarrollar aplicaciones dinámicas y visuales a través de la web, ofreciendo las herramientas necesarias para producir excelentes resultados. Además, gracias al uso de los estándares de comunicación con plataformas, cualquier sistema de aprendizaje desarrollado en Flash hace que cualquier usuario tenga fácil accesibilidad a las posibilidades de e-learning que ofrece Flash por Internet. Tan sólo es necesaria la instalación del plugin correspondiente para poder visualizar el contenido dinámico que Flash ofrece Innovaciones de la aplicación. Uno de los grandes problemas aún sin resolver de las nuevas tecnologías aplicadas a la educación, es la falta de una metodología común que garantice los objetivos de accesibilidad, interoperabilidad, durabilidad y reutilización de los materiales didácticos basados en web. En las actuales soluciones e-learning, generalmente, los contenidos preparados para un sistema no pueden ser fácilmente transferidos a otro. Precisamente este problema es el que se pretende solucionar con este proyecto. El proyecto contiene un curso interactivo sobre la energía geotérmica que permite al usuario aprender todo lo relacionado con el tema. No se trata únicamente de un simple tutorial, sino que se ha desarrollado una plataforma e- learning, con gestión dinámica del contenido mediante bases de datos. Esto permite la reutilización del interfaz gráfico, permitiendo incorporar fácilmente cualquier contenido posterior al existente sin tener muchas nociones de Flash

102 Esto le da una triple funcionalidad al proyecto. Por lo tanto, se tienen las siguientes ventajas e innovaciones: Por un lado se tiene una plataforma e-learning con gestión de bases de datos, totalmente reutilizable para el estudio de otras materias. Por otro lado, se tiene un contenido interactivo sobre la energía geotérmica para su aprendizaje. Por último, la aplicación también permite una gestión del contenido. Otro aspecto fundamental de esta aplicación, es la utilización del nuevo Adobe Flash CS3, en contraposición a su versión anterior Flash 8. Las ventajas de éste respecto a su versión anterior son numerosas y se decidió por él debido a varios puntos destacados: Importación de Adobe Photoshop. Permite importar archivos Photoshop conservando sus capas y estructura correspondientes. Esta función ha sido de gran utilidad a la hora del diseño gráfico de la aplicación. Interfaz mejorada. Acorde al resto de productos de Adobe. Depurador avanzado. Se ha mejorado el depurador de la aplicación. Esta nueva funcionalidad ha resultado de gran ayuda a la hora de comprobar código en Actionscript. Actionscript 3 y el editor de código. Actionscript 3 es obviamente la más importante de las actualizaciones de Flash. Una de las mejoras que incorpora ha decidido para elegirlo. Ésta ha sido el mejor manejo que realiza de XML, necesario para la aplicación. Además, ahora, el editor de código permite corregir al instante cualquier error cometido

103 Puntualizado este aspecto fundamental, se detalla a continuación cada una de las novedades que aporta el proyecto, citadas anteriormente La plataforma e-learning. Una plataforma e-learning es una aplicación web que permite gestionar e impartir cursos online. También se le denomina Learning Management System (LMS). Las distintas funcionalidades ofrecidas por la herramienta son: Autenticación al sistema. Los usuarios deberán autenticarse previo acceso a la aplicación. De este modo se podrá ofrecer un grado de conocimiento personalizado a cada persona según las necesidades de éstos. Generación de contenidos. Esta plataforma permite una actualización sencilla y rápida de los contenidos de la web. Esto es posible debido a la utilización de una interfaz fija y a un contenido, dentro de la misma, variable. Visualización de contenidos. El usuario puede ver todo el contenido expuesto en la página web. Realización de actividades de evaluación. Seguimiento de los resultados de evaluación por cada alumno El curso de energía geotérmica. El contenido específico desarrollado para este proyecto versa sobre el

104 En un mundo donde cada día aumenta la demanda de las energías renovables, el estudio de éstas resulta fundamental para el desarrollo de cualquier ingeniero. Esta herramienta pretende servir de base para la creación de diversos cursos acerca de las energías renovables. Todos ellos se podrían integrar dentro de una única plataforma e-learning y servirían para cualquiera que quisiera aprender sobre ellas Gestión de contenido. Tal y como ya se ha mencionado anteriormente, esta aplicación pretende servir de base para la realización posterior del estudio de otras muchas energías. Así pues, se realizará una plataforma de contenido totalmente dinámico y modular, que permitirá en un futuro su reusabilidad para distintos contenidos. Este aspecto será muy importante para un administrador posterior, ya que le facilitará enormemente la tarea y le ahorrará tiempo y dedicación

105 Capítulo 2 Identificación de necesidades

106 CAPÍTULO 2. Identificación de necesidades. En esta etapa se define el problema a resolver y se fijan las normas a seguir para la dirección del proyecto. En lo que respecta al desarrollo, se establecen los límites del proyecto, estableciendo los objetivos, restricciones y antecedentes del sistema. Esta parte es el punto de partida del desarrollo de cualquier sistema, y pretende exponer una visión global del entorno. Toda la información recogida se especifica en el Documento de Conceptos del Sistema, que consta de los siguientes apartados: Objetivos del sistema. Son los objetivos de tipo empresarial, no de tipo informático. Alcance del sistema. Funciones de negocio a considerar dentro del alcance del proyecto. Tipología de usuarios finales. Perfil de las personas a las que va a ir dirigido el producto final. Restricciones. Aquellas restricciones que pueden afectar al plan del proyecto y a su desarrollo. Estructura organizativa. Organización interna de las personas que participarán en el proyecto. Metodología del sistema. Se definen los métodos utilizados para el desarrollo de la aplicación. Antecedentes. Información acerca de los motivos que han llevado a realizar este proyecto

107 2.1. Objetivos del sistema. El propósito principal de este proyecto consiste en la realización de un prototipo de plataforma e-learning con gestión de contenidos dinámicos. Esto se conseguirá a través del uso de bases de datos, permitiendo actualizar la información del curso rápidamente y de forma eficaz. Como contenido dinámico de la plataforma, se ha incluido un estudio sobre la energía geotérmica. No obstante, tal y como se comentó anteriormente, este contenido puede ser modificado o cambiado por otro sin que eso afecte a la interfaz principal. Para la correcta realización de esta labor, se deben de satisfacer los siguientes objetivos: Crear un contenido basado en un curso sobre la energía geotérmica, incluyendo la teoría correspondiente. Diseñar y crear una arquitectura dinámica que permita su actualización o reutilización posterior para cualquier otro contenido. Ayudar al estudio de la energía geotérmica, mediante teoría y un seguimiento de evaluación del alumno. Enseñar la importancia de las energías renovables hoy en día y ver sus ventajas e inconvenientes Alcance del sistema. La construcción del sistema implica las funciones que se determinan a continuación: Para el acceso al curso, será obligatorio el registro del alumno en el sistema. Esto se controlará mediante una pantalla inicial de autenticación en el sistema. De forma opcional, se podrá acceder a la aplicación

108 como invitado, teniendo acceso restringido (únicamente podrá visualizar los resúmenes). Curso teórico para aprender todo lo relacionado sobre la energía geotérmica. Resúmenes referentes a la teoría impartida en el curso, para ayudar a fijar mejor la teoría. Exámenes evaluativos tipo test. Control por parte del administrador (puede ser un profesor) de los resultados de los test. Esto será posible porque al finalizar cada test, se almacenará la nota correspondiente en una base de datos Tipología de los usuarios finales. El hecho de desconocer en un principio quiénes serán los usuarios finales del sistema, hace necesario la realización de un sistema e interfaz muy visual, sencillo e intuitivo, que permita a cualquier persona su acceso. La tipología de usuario final, en general, será cualquier persona interesada en el aprendizaje de las energías renovables. Adicionalmente, se tendrá también como usuarios a aquellas personas encargadas del mantenimiento posterior de la aplicación. Estos serán los administradores del sistema, y su responsabilidad recaerá en el mantenimiento y buen uso de éste y en la actualización de datos correspondientes. Será, además, responsable también de la gestión de la base de datos. Se ha optado por la no diferenciación entre estos dos perfiles debido a la sencillez de mantenimiento que presenta la aplicación. Así pues, tanto el administrador como el gestor de base de datos serán la misma persona

109 A continuación, se muestra un organigrama, a modo de resumen, sobre la organización de los usuarios finales que soportará el sistema: SISTEMA ADMINISTRADOR USUARIO FINAL REGISTRADO INVITADO 2.4. Restricciones. Como todo plan de proyecto, el desarrollo de este sistema presenta unas restricciones determinadas, tanto en el aspecto temporal como en el organizativo. En el aspecto temporal, se tiene una duración máxima para la realización del proyecto de 8 meses, por tratarse de una asignatura más en el plan de estudios de la Ingeniería en Informática. Así, para poderse entregar este proyecto en la convocatoria de junio, deberá estar finalizado en ese plazo máximo y no después del 11 de junio, día de entrega oficial del borrador al director del proyecto. En el aspecto organizativo, se cuenta con tan sólo una persona para la realización de todo el desarrollo de la aplicación. Esto hará necesario una amplia dedicación del mismo y la especialización en aquellos ámbitos desconocidos hasta el momento por la autora

110 2.5. Estructura organizativa. proyecto: En el siguiente organigrama se muestran los diferentes participantes del DIRECTOR DE PROYECTO Eduardo Alcalde COORDINADOR Eduardo Alcalde JEFE DE PROYECTO Alba Huesca ANALISTA DE SISTEMAS PROGRAMADOR DISEÑADOR Existen dos participantes: el coordinador-director de proyecto, Eduardo Alcalde, y el alumno que va a realizar el proyecto, Alba Huesca. Éste último, tiene cuatro roles o funciones distintas dentro del proyecto. Éstas son: jefe de proyecto, analista de sistemas, programador y diseñador gráfico. Participante / Rol Eduardo Alcalde Coordinador del proyecto Eduardo Alcalde Director del proyecto Alba Huesca Jefa del proyecto Funciones Homogeniza las notas de los proyectos fin de carrera Supervisa los plazos de entrega Realiza la supervisión final Dirige el proyecto Realiza supervisiones periódicas Propone la nota final Responsable principal del buen fin del proyecto, así como el buen uso de los

111 Alba Huesca Analista de sistemas Alba Huesca Programadora Alba Huesca Diseñadora gráfica recursos disponibles, siendo la máxima responsable técnica del mismo. Garantiza el cumplimiento de los requisitos del sistema y de las restricciones temporales impuestas por el Director de Proyecto. Realiza la planificación temporal de las tareas del proyecto Establece el diseño lógico del proyecto Investiga los recursos Redacta la documentación Programa todas las funcionalidades de la aplicación en los lenguajes de desarrollo del proyecto. Implementa el diseño lógico Redacta los manuales de usuario y de explotación Diseña la interfaz de usuario Diseña los módulos y la comunicación entre los mismos Metodología del sistema. Para el desarrollo del proyecto se utilizará la metodología de Yourdon. Para ello se realizarán las siguientes etapas: Estudio del arte: analiza el estado actual de los sistemas de enseñanza asistida por ordenador y se estudian las innovaciones que este proyecto aporta a ese campo. Identificación de las necesidades: Sirve para identificar los requerimientos que soportará el sistema y que deberán ser tenidos en cuenta a la hora de su realización

112 Análisis de requisitos: Identifica los recursos necesarios para la creación del proyecto. Estudio de la arquitectura: Permite analizar las posibles soluciones del diseño de la aplicación que satisfagan los requisitos identificados. Diseño externo: Examina cómo conseguir un modelo físico del sistema sobre una plataforma hardware y software. Diseño interno: Realiza la identificación de los componentes software del proyecto de desarrollo. Programación: Creación de la programación del sistema. Pruebas: Aseguran el correcto funcionamiento del sistema. Implantación: Adaptación del software a la plataforma real. Documentación: Se realizará durante todo el proyecto y detallará los pasos seguidos para la elaboración del sistema. Para el trabajo con base de datos se utilizarán métodos de normalización que permitan aplicar una estructura lógica de los datos y el método Entidad Relación para la interpretación del modelo de diseño

113 Conclusión A modo de resumen de todo lo expuesto en esta etapa de identificación de necesidades, se muestra el documento de conceptos del sistema: Proyecto Plataforma e-learning para Documento de conceptos del el estudio de la energía geotérmica sistema 1. Objetivos del sistema Crear un contenido basado en un curso sobre la energía geotérmica, incluyendo la teoría correspondiente. Diseñar y crear una arquitectura dinámica que permita su actualización o reutilización posterior para cualquier otro contenido. Ayudar al estudio de la energía geotérmica, mediante teoría, resúmenes y un seguimiento de evaluación del alumno. Enseñar la importancia de las energías renovables hoy en día y ver sus ventajas e inconvenientes. 2. Alcance del sistema Curso sobre la energía geotérmica. o Contenido teórico dinámico a modo de tutorial. o Resúmenes de la teoría. o Exámenes autoevaluativos. o Diferenciación de usuarios que acceden al portal. o Seguimiento de la evaluación de cada alumno. Base de datos dinámica y modular que permite gestionar y actualizar la plataforma fácilmente. 3. Tipología de los usuarios finales SISTEMA ADMINISTRADOR USUARIO FINAL REGISTRADO INVITADO

114 4. Restricciones 8 meses para la realización del proyecto. Entrega máxima para el 11 de junio. Una única persona para la realización de toda la tarea de documentación, desarrollo e implementación del sistema. 5. Estructura organizativa DIRECTOR DE PROYECTO COORDINADOR Eduardo Alcalde Eduardo Alcalde JEFE DE PROYECTO Alba Huesca ANALISTA DE SISTEMAS PROGRAMADOR DISEÑADOR 6. Metodología del sistema Metodología de Yourdon. Métodos de normalización para el trabajo con bases de datos y para la aplicación de la estructura lógica de los datos. Método Entidad Relación para la interpretación del Modelo de Diseño

115 Capítulo 3 Análisis de requisitos

116 CAPÍTULO 3. Análisis de requisitos. El objetivo de esta fase es alcanzar un conocimiento suficiente del sistema, definiendo las necesidades, problemas y requisitos del usuario, para expresarlo mediante los modelos de procesos de datos. El análisis de requisitos es la tarea que plantea qué debe hacer el sistema para cumplir con las necesidades y requisitos del usuario, pero no dice cómo hacerlo. Para ello, se detallan todos los procesos que se cumplen en el sistema, así como todos los componentes que se necesitan para su correcto funcionamiento. Esta etapa se divide en varias actividades fundamentales: Reconocimiento del problema: el objetivo del analista es reconocer los elementos básicos del sistema tal y como lo percibe el usuario. Para ello, se partirá del Documento de Conceptos del Sistema. De este modo se comprende el contexto del sistema. Descripción técnica de la aplicación: se recogen las funciones que debe cubrir la aplicación. Esquema por perfiles de la aplicación: se especifican las funcionalidades por cada perfil de usuario del sistema. Modelo lógico del sistema Lista de requisitos. Representación gráfica. Descripción de los procesos, flujos de datos, almacenamiento y entidades externas. Modelo Conceptual de Datos Representación gráfica. Descripción de las entidades, relaciones y sus atributos

117 3.1. Reconocimiento del problema. El objetivo del analista es reconocer los elementos básicos del sistema tal y como lo percibe el usuario. La aplicación es un prototipo de plataforma e-learning con gestión de base de datos que pretende enseñar de modo visual, todo lo relacionado sobre la energía geotérmica. Esta aplicación se encontrará embebida dentro de un portal web que conducirá a la aplicación una vez se valide el usuario en el sistema. Esta plataforma pretende ser una iniciativa para la creación de más cursos acerca de las energías renovables, y dar a conocer su importancia en la actualidad para desempeñar un desarrollo futuro sostenible de la sociedad. Los requisitos que debe cumplir este proyecto son los siguientes: Poder consultar toda la teoría disponible en el portal online. Poder consultar los resúmenes referentes a la teoría estudiada. Poder tener un seguimiento evaluativo del conocimiento del alumno a través de la realización de exámenes tipo test. Clasificación de los usuarios, en función de si están registrados o no en el curso. Los primeros tendrán acceso a toda la información, y los segundos sólo a los resúmenes de la misma

118 A continuación, se muestra el Contexto General del Sistema de forma gráfica mediante un diagrama de presentación. Éste muestra la interacción del sistema con el usuario. Una de las tareas principales del análisis de requisitos, es la creación de una lista que muestre los requisitos que debe soportar el sistema a desarrollar. Cada uno de estos requisitos, ya mencionados resumidamente en la página anterior, va a ser recogido y desarrollado en una ficha individual y homogénea, basándose en una plantilla prediseñada

119 HOJA DE REQUISITOS 1 REQUISITO JEFE DE PROYECTO Consultar teoría Alba Huesca Jiménez IDENTIFICADOR VERSIÓN FECHA R ESTADO PRIORIDAD PÁGINA Aceptado Alta 1 DESCRIPCIÓN DEL REQUISITO Consultar toda la teoría disponible en el portal online. BENEFICIOS Ayudar al usuario a aprender todo lo relacionado de la teoría expuesta. COMENTARIOS / SOLUCIONES SUGERIDAS El administrador del sistema será el responsable del contenido del portal. Se encargará de su mantenimiento, actualización o incluso de su modificación

120 HOJA DE REQUISITOS 2 REQUISITO JEFE DE PROYECTO Realizar exámenes Alba Huesca Jiménez IDENTIFICADOR VERSIÓN FECHA R ESTADO PRIORIDAD PÁGINA Aceptado Alta 2 DESCRIPCIÓN DEL REQUISITO Tener un seguimiento evaluativo individual del conocimiento del alumno a través de la realización de exámenes autocorrectivos. BENEFICIOS Permite al usuario conocer su grado de conocimiento de la teoría. COMENTARIOS / SOLUCIONES SUGERIDAS Los exámenes serán de tipo test y se corregirán automáticamente al completarlos. La nota será almacenada para su seguimiento posterior

121 HOJA DE REQUISITOS 3 REQUISITO JEFE DE PROYECTO Consultar resúmenes Alba Huesca Jiménez IDENTIFICADOR VERSIÓN FECHA R ESTADO PRIORIDAD PÁGINA Aceptado Media 3 DESCRIPCIÓN DEL REQUISITO Permite al alumno consultar los resúmenes correspondientes a la teoría estudiada. BENEFICIOS Permite al usuario fijar mejor sus conocimientos adquiridos con la teoría. COMENTARIOS / SOLUCIONES SUGERIDAS Los resúmenes serán muy esquematizados, no ocupando cada uno de ellos más de dos páginas por tema. Esto hará que el alumno pueda hacer un repaso general del contenido del curso

122 HOJA DE REQUISITOS 4 REQUISITO JEFE DE PROYECTO Diferenciación de usuarios Alba Huesca Jiménez IDENTIFICADOR VERSIÓN FECHA R ESTADO PRIORIDAD PÁGINA Aceptado Alta 4 DESCRIPCIÓN DEL REQUISITO Se diferenciará a los usuario según si están registrados o no en el sistema. Éstos últimos serán considerados como invitados del sistema y sólo podrán acceder a los resúmenes del mismo. BENEFICIOS Ayuda a fidelizar a los usuarios, haciendo que se registren en el caso de que deseen realizar exámenes o consultar la teoría. COMENTARIOS / SOLUCIONES SUGERIDAS Se reconocerá a los usuarios por una clave y contraseña. Se permitirán registros adicionales con sólo rellenar unos datos personales

123 HOJA DE REQUISITOS 5 REQUISITO JEFE DE PROYECTO Alta en el sistema Alba Huesca Jiménez IDENTIFICADOR VERSIÓN FECHA R ESTADO PRIORIDAD PÁGINA Aceptado Alta 5 DESCRIPCIÓN DEL REQUISITO Cualquier persona podrá darse de alta en el sistema, rellenando los datos del formulario correspondiente. BENEFICIOS Ayuda a poder tener un control de los usuarios que entran en el sistema. Además, al registrarse, se tiene un seguimiento de la evaluación individual de cada usuario. COMENTARIOS / SOLUCIONES SUGERIDAS Se almacenarán todos los usuarios en una base de datos destinada para esa función. Además, al registrarse, se enviará automáticamente al usuario un con los datos necesarios para entrar

124 3.2. Descripción técnica de la aplicación. Para poder satisfacer los requisitos especificados anteriormente, la aplicación deberá soportar las siguientes funcionalidades: Un software interactivo, muy sencillo e intuitivo para el usuario, que le permita aprender todo lo relacionado con la energía geotérmica. Registro de usuarios: Los usuarios de podrán dar de alta libremente en el portal. Aquéllos que estén dados de alta, podrán acceder libremente a todo el contenido del mismo. A los usuarios sin registrar, se le denominará invitados, y sólo tendrán acceso a los resúmenes de la teoría. Contenido dinámico de base de datos que permita gestionar toda la información del portal. El administrador podrá realizar las siguientes funciones: Observar los datos de los alumnos registrados, además de poder realizar un seguimiento evaluativo del mismo, visualizando las notas almacenadas de cada alumno. Añadir, modificar o eliminar el contenido del portal libremente Esquema por perfiles de la aplicación. Esquema desde la página principal de la plataforma

125 Esquema desde la página principal de la aplicación e-learning Esquema del curso de e-learning (Temarios)

126 Usuario registrado El usuario dado de alta en el sistema, tendrá acceso a todos los puntos del portal. La aplicación se divide en tres campos: Teoría: Contiene el temario necesario para el aprendizaje del alumno. Evaluación: Está formado por exámenes tipo test, uno por cada tema. Sirve para que el usuario pueda autoevaluarse y para que el administrador/profesor pueda conocer el seguimiento. Resumen: Contiene una versión esquematizada de la teoría, y permite al usuario fijar mejor los conocimientos aprendidos. Usuario invitado Este perfil de usuario sólo tendrá acceso a los resúmenes de la teoría, expuestos en el temario. Se podrá dar de alta libremente rellenando los datos correspondientes

127 Capítulo 4 Desarrollo del modelo físico y lógico del sistema

128 CAPÍTULO 4. Desarrollo del modelo lógico y físico del sistema. Ya definidos los requisitos de usuario que deberá contener el sistema, se podrá desarrollar el modelo lógico actual. Diagrama de Contexto Indica las entradas y salidas del sistema. Los símbolos representados en el diagrama son: Entidades externas. Están representadas por un rectángulo, y son el origen o fin de los flujos de datos. Representan a personas que son consumidores de información, respecto al sistema. En este caso, se tiene como entidades externas:

129 Administrador: Accede al sistema con la clave de administrador. El sistema le valida y en caso satisfactorio, le muestra toda la información correspondiente. Usuario: Accede al sistema con la clave de usuario. El sistema le valida y en caso satisfactorio, le muestra toda la información del portal web. Invitado: Accede libremente al sistema. Éste le muestra sólo parte de la información de la aplicación. Flujo de datos. Están representados por una flecha y muestran los caminos por los cuales la información es conducida por el sistema. Siempre une elementos del diagrama. Los flujos de datos representados en el diagrama son: Clave de usuario Clave de administrador Autenticación Datos de usuario Datos de administrador Datos limitados Procesos. Están representados por un círculo, y son los que cambian un dato en otro. Cuando un flujo de datos entra en un proceso, éste sufre una transformación. Es el diagrama de contexto no aparecen procesos, ya que éstos pertenecen a la parte interna del sistema, detallada en los diagramas conceptuales. Almacén de datos. Están representados por dos líneas, y son almacenamientos temporales de datos. en estos almacenes, el dato no cambia, sólo se almacena para su uso posterior. Un almacén de datos puede ser un buffer, una memoria intermedia, un fichero, etc. En este caso será una base de datos. Los almacenes que se observarán en los diagramas conceptuales son los siguientes:

130 Usuarios: contendrá toda la información de los usuarios inscritos. Servirá también para almacenar las claves y contraseñas de todos los usuarios del sistema, incluido los administradores. Contenido: será la información perteneciente al curso virtual. Diagrama Conceptual de Datos Indica los procesos participantes en el sistema, su interrelación y su comportamiento ante los datos. Se realizará una explosión por niveles para observar en detalle la estructura interna del sistema. NIVEL

131 Descripción de los procesos 1. Mostrar página de principal: muestra la página principal del portal web. 2. Autenticación: el usuario podrá elegir distintas opciones. Éstas podrán ser la de registrarse, entrar como usuario registrado, como administrador o como usuario invitado. En caso de entrar como usuario registrado o administrador, el usuario deberá introducir su clave y contraseña. En caso satisfactorio, el sistema mostrará la información correspondiente al tipo de usuario validado. 3. Mostrar página usuario: mostrará la aplicación flash al completo. Permitirá además, poder observar los resultados autoevaluativos y modificar datos personales. 4. Registrar usuario: permitirá dar de alta a aquél usuario que quiera inscribirse en el sistema. El sistema, automáticamente, almacenará la información recogida en un formulario y la dará de alta en la base de datos de usuarios. A partir del momento del registro, el usuario podrá volver a entrar en el sistema mediante su clave y contraseña. 5. Mostrar página administrador: mostrará el contenido referente a su perfil. Podrá gestionar toda la información del curso y la de los alumnos inscritos en él. 6. Mostrar página invitado: mostrará el contenido restringido al que tiene acceso. En este caso podrá visualizar únicamente los resúmenes. Descripción de los flujos de datos Selección: el usuario introduce en el navegador la dirección url de la web del portal y accede a él

132 Opción entrar: el usuario decide entrar en el contenido del portal. Opción: debe especificar el tipo de usuario con el que quiere entrar en la aplicación. Selección: debe especificar que actividad desear realizar. Clave administrador: en caso de que se quiera entrar como administrador, se deberá introducir la clave correspondiente. Clave usuario: en caso de que se quiera entrar como usuario, se deberá introducir la clave correspondiente. Rechazar: en caso de que la clave o contraseña no sean las correctas. Datos usuario: muestra la información correspondiente al curso. Datos administrador: muestra la información a la que puede acceder el administrador del curso. Clave usuario OK: en caso de que la clave y contraseña del usuario sean correctas. Clave administrador OK: en caso de que la clave y contraseña del administrador sean correctas. Opción registrarse: esta opción permite al usuario darse de alta en el sistema. Opción invitado: el usuario visita el portal en modo invitado. Datos curso: muestra la información a la que tiene acceso un usuario registrado

133 Datos invitado: muestra la información a la que tiene acceso un invitado NIVEL 1 Descripción de los procesos 2.1. Seleccionar opción: el usuario debe decidir entre inscribirse, entrar en modo invitado o entrar con su clave y contraseña Comprobar usuario: se valida la clave y contraseña del usuario. Descripción de los flujos de datos Opción usuario : para entrar en el sistema como usuario registrado. El usuario en este caso puede ser un administrador

134 Descripción de los procesos 3.1. Mostrar página principal: una vez validada la clave y contraseña, se mostrará al usuario la página principal Mostrar curso: se muestra toda la información relacionada con el curso Mostrar evaluación: se muestra toda la información relacionada con los exámenes efectuados anteriormente Modificar datos: se permite modificar la información personal del alumno, así como su clave o contraseña. Descripción de los flujos de datos Selección curso : para entrar en el curso Flash sobre la energía geotérmica

135 Selección notas : para poder acceder a la información de las notas de evaluación referente a los exámenes realizados previamente. Selección datos : para poder modificar los datos del usuario. Descripción de los procesos 5.1. Mostrar página principal: una vez validada la clave y contraseña, se mostrará al usuario la página principal Gestiona contenido: se muestra toda la información relacionada con el curso, pudiendo modificarse o actualizarse Gestionar usuarios: se muestra toda la información relacionada con los alumnos, permitiendo su seguimiento evaluativo. Descripción de los flujos de datos Selección contenido : utilizada para poder gestionar el contenido del curso online

136 Selección usuario : utilizada para poder gestionar a los usuarios Estudio del modelo conceptual de datos. El modelo conceptual de datos describe las características principales de los datos del sistema. Describe pues, las entidades, atributos y relaciones de interés para el negocio a representar. Este modelo debe ser siempre independiente del hardware y software utilizado. El método a utilizar para el análisis de datos será el método de entidadrelación, ya comentado anteriormente. Los conceptos fundamentales que este método utiliza son: Entidades: son conceptos de negocio que tienen una identificación propia. Un ejemplo podrían ser los clientes, un servicio, etc. Relaciones: son las reglas de negocio que guardan unas familias respecto a otras. Esta regla de negocio sirve para establecer los conjuntos de datos que se deben agrupar en una misma estructura. Atributos: son los campos de información de cada entidad. Una vez explicado el método a utilizar, se definirá la herramienta necesaria para la elaboración. El Diccionario de Datos es un elemento del modelo que sirve para definir en él todos los objetos del análisis del sistema. Es el lugar donde se controla y registra la integridad del análisis y sus elementos. Su papel es contener las definiciones de los elementos del modelo. La notación utilizada en el diccionario es la denominada Notación de Datos, y será la siguiente:

137 = es equivalente a + y [] selecciona una opción {} repetición () opcionalidad * comentarios literal Una vez detallados los aspectos necesarios para comprender la notación, se especifica a continuación el contenido del Diccionario de Datos: Usuarios = {IdUsuario + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2 + Dirección + Teléfono + + {IdExamen + Fecha + Nota}} Administrador = {IdAdministrador + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2} Contenido = {IdContenido + Contenido} Normalización Los modelos de datos tienden a normalizarse con objeto de identificar los grupos diferentes de información y sus dependencias a fin de conseguir una arquitectura coherente con el sistema mecanizado. Primera Forma Normal (1FN) Una entidad está en 1FN si cada atributo que la constituye, y que no participa como identificador en ella, es dependiente funcional de dicho identificador. Usuarios1 = {IdUsuario + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2 + Dirección + Teléfono + }

138 Usuarios2 = {IdUsuario + IdExamen + Fecha + Nota} Administrador = {IdAdministrador + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2} Contenido = {IdContenido + Contenido} Segunda Forma Normal (2FN) Una entidad está en 2FN si ya está en 1FN y además si todos los atributos que la constituyen, y que no participan como identificador, son dependientes funcionales de la totalidad del identificador y no de una sola parte de éste. Usuarios1 = {IdUsuario + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2 + Dirección + Teléfono + } Usuarios2.1 = {IdUsuario + IdExamen + Fecha } Usuarios2.2 = { IdExamen + Nota } Administrador = {IdAdministrador + Clave + Contraseña + Nombre + Apellido1 + Apellido2} Contenido = {IdContenido + Contenido} Tercera Forma Normal (3FN) Una entidad está en 3FN si ya está en 2FN y si todos los atributos que la componen, y que no constituyen el identificador, son independientes funcionales entre sí. Al normalizar a la 3FN el modelo de datos, se evitan las redundancias y se consigue dar integridad a los datos

139 Como se ha comentado anteriormente, se deben hallar las entidades, relaciones y atributos del modelo de datos del sistema. Se debe crear una entidad por cada objeto que tenga un identificador único, y una relación por cada objeto que tenga un identificador compuesto. Así pues, las entidades resultantes de la normalización del modelo de datos quedan así: Entidades USUARIOS: Usuarios1 EXÁMENES: Usuarios2.2 ADMINISTRADOR: Administrador CONTENIDO: Contenido Respecto a las relaciones, se tiene: Relaciones REALIZA: Usuarios2.1 el siguiente: El diagrama Entidad Relación que resulta de este modelo de datos es

140 Capítulo 5 Estudio de la arquitectura

141 CAPÍTULO 5. Estudio de la arquitectura. El objetivo de esta fase es definir las posibles soluciones de arquitectura técnica que satisfagan tanto los requisitos como las restricciones de diseño. Para ellos, se definirán las posibles soluciones a modo de alternativas, se las someterá a un estudio de viabilidad y se elegirá la más adecuada para ser desarrollada e implementada Especificación de alternativas. Primeramente, se identifican y definen las distintas alternativas que pueden servir como soluciones viables para satisfacer los requisitos definidos y las necesidades del usuario. A continuación, se evaluará cada alternativa para finalmente seleccionar la solución óptima y elaborar la planificación del proyecto en detalle. En las especificaciones de las alternativas se propondrán tanto necesidades de hardware, como de software y de comunicaciones, para evaluar la alternativa más adecuada y oportuna. La plataforma e-learning cuenta con varios tipos de tecnologías, según el uso específico de cada parte. Así pues, se tienen dos partes diferenciadas: Plataforma web Curso interactivo Para cada una de estas partes, se especificarán las alternativas posibles y posteriormente se seleccionará la más adecuada según el caso

142 Plataforma web La plataforma web alberga el envoltorio que contendrá la aplicación principal del proyecto: el curso interactivo sobre la energía geotérmica. La arquitectura a utilizar será una arquitectura web de aplicaciones. Para poder permitir la reutilización de los componentes y aumentar la productividad, la plataforma se dividirá en tres componentes principales según su utilidad. Estos niveles son: 1. Nivel de presentación: está formado por el curso y es el responsable de la adquisición de los datos y de la presentación de los mismos al usuario. Se ejecuta en el cliente. 2. Nivel de Negocio: está formado por el código subyacente de la plataforma que permite implementar las funciones de negocio especificadas para la aplicación. Se ejecuta en el servidor web. 3. Nivel de Datos: comprende el código de gestión del almacenamiento y recuperación de los datos. Se ejecuta en el servidor de base de datos. La siguiente figura muestra un esquema general sobre esta división:

143 Debido a que se necesita construir una aplicación web más compleja y en tres niveles, se necesitará una arquitectura más completa. Ésta será una arquitectura de componentes server. Así pues, según el nivel de la aplicación, se tienen las distintas alternativas: Nivel de presentación (Cliente). Debido a que la plataforma estará disponible mediante servicio web, el cliente podrá ser cualquier navegador que soporte las distintas tecnologías utilizadas. Este navegador traducirá el código HTML de las distintas páginas y presentará o enviará los resultados al nivel de negocio o servidor web. Para abrir una página web en un navegador, se indica la URL correspondiente. Una vez que se solicita esta petición, el servidor web la recibe mediante el protocolo http, éste localiza la página web en su sistema de ficheros y la envía de vuelta al navegador que la solicitó. Nivel de negocio (Servidor web). Un servidor web es un programa que implementa el protocolo http y se ejecuta continuamente en un ordenador, manteniéndose a la espera de peticiones por parte de un cliente (un navegador de Internet). El servidor responde al cliente enviando el código HTML de la página. El cliente, una vez recibido el código, lo interpreta y lo exhibe en pantalla. Es el cliente pues, el encargado de interpretar el código HTML, es decir, de mostrar las fuentes, los colores y la disposición de los textos y objetos de la página. El servidor tan sólo se limita a transferir el código de la página sin llevar a cabo ninguna interpretación de la misma. Sobre el servicio web clásico se puede disponer de aplicaciones web. Éstas son porciones de código que se ejecutan cuando se realizan ciertas peticiones o respuestas HTTP. Hay que distinguir entre:

144 Aplicaciones en el lado del cliente: el cliente web es el encargado de ejecutarlas en la máquina del usuario. Son las aplicaciones tipo Java o Javascript: el servidor proporciona el código de las aplicaciones al cliente y éste, mediante el navegador, las ejecuta. Es necesario, por tanto, que el cliente disponga de un navegador con capacidad para ejecutar aplicaciones (también llamadas scripts). Aplicaciones en el lado del servidor: el servidor web ejecuta la aplicación. Una vez ejecutada, genera cierto código HTML y lo envía al cliente por medio del protocolo HTTP. Las aplicaciones en el lado del servidor son la mejor opción en el caso de la plataforma e-learning. Esto es debido a que, al ejecutarse ésta en el servidor y no en la máquina del cliente, éste no necesita ninguna capacidad añadida, como sí ocurre en el caso de querer ejecutar aplicaciones javascript o java. Así pues, cualquier cliente dotado de un navegador web básico puede utilizar este tipo de aplicaciones. A continuación, se detallan los distintos tipos de arquitectura para implementar un servidor web con aplicaciones en el lado del servidor: Arquitectura Java: Tomcat + Servlets/JSP. Tomcat: es un servidor web con soporte de servlets y JSP s. Incluye el compilador Jasper, que compila páginas con código JSP convirtiéndolas en servlets. El motor de servlets de Tomcat a menudo se presenta en combinación con el servidor web Apache. Dado que Tomcat está escrito en Java, funciona en cualquier sistema operativo que disponga de la máquina virtual Java. Servlets: son programas Java residentes en el servidor web que generan páginas web de forma dinámica

145 JSP (Java Servlet Pages): es una tecnología que permite incluir código Java en páginas web, simplificando de este modo la creación de páginas con contenido dinámico, difícil de generar mediante servlets. El uso de gran cantidad de código Java lleva a páginas JSP difíciles de mantener, por eso es recomendable emplear un diseño que separe la generación de contenido (Servlets) de su presentación (JSP). Es la estructura básica utilizada en las aplicaciones sobre servidores Java hoy en día. Arquitectura Open Source : Apache + PHP. Apache: es un software (libre) servidor HTTP de código abierto para plataformas Unix (GNU/Linux, etc.), Windows, Macintosh y otras, que implementa el protocolo HTTP y la noción de sitio virtual. PHP (PHP: Hypertext Preprocessor): lenguaje de programación interpretado, diseñado originalmente para la creación de páginas web dinámicas. Está diseñado especialmente para desarrollo web y puede ser embebido dentro de código HTML. Generalmente se ejecuta en un servidor web, tomando el código en PHP como su entrada y creando páginas web como salida. Puede ser

146 desplegado en la mayoría de los servidores web y en casi todos los sistemas operativos y plataformas sin costo alguno. Arquitectura Microsoft: ASP.NET. IIS (Internet Information Server): es el servidor web que ejecuta las rutinas ASP. Genera la página interpretable por el navegador. ASP (Active Server Pages): son rutinas basadas en el ISAPI de Microsoft a modo de sintaxis de tipo script, de modo que utilizan como base una página HTML con llamadas a estas rutinas que sirven para completar dinámicamente dicha página. Nivel de datos (Servidor de base de datos). También denominados Sistema Gestor de Base de Datos (SGBD), son un tipo de software muy específico, dedicado a servir de interfaz entre la base de datos, el usuario y las aplicaciones que la utilizan. Se compone de un lenguaje de definición de datos, de un lenguaje de manipulación de datos y de un lenguaje de consulta. Es un programa que almacena datos estructurados en forma de tablas. El servidor acepta conexiones de clientes a través de un puerto TCP/IP y admite consultas realizadas en lenguaje SQL para posteriormente devolver los datos resultantes del procesamiento de aquellas al cliente a través de la Red

147 A continuación, se detallan los distintos tipos de SGBD que se han considerado para la construcción de la plataforma: MySQL: es uno de los servidores de bases de datos de código abierto (Open Source) más populares y conocidos del mundo, un sistema de manejo de bases de datos sin igual en rapidez, estabilidad y facilidad de desarrollo. Dispone, además, de una arquitectura que lo hace extremadamente rápido y fácil de personalizar. Microsoft Access: es un Sistema de Gestión de Bases de Datos Relacional creado y modificado por Microsoft para uso personal de pequeñas organizaciones. Es un componente de la suite Microsoft Office. Tiene gran difusión entre pequeñas empresas (PYMES) cuyas bases de datos no requieren de excesiva potencia, ya que se integra perfectamente con el resto de aplicaciones de Microsoft y permite crear pequeñas aplicaciones con unos pocos conocimientos del Programa Curso interactivo. El curso interactivo será la aplicación que contenga toda la información necesaria para el aprendizaje de la energía geotérmica. Por tanto, para poder resultar agradable y nada aburrida, se deberá tratar de una aplicación llena de dinamismo y plagada de imágenes que permitan al usuario interactuar con la aplicación. El lenguaje HTML muestra carencias en estos aspectos, ya que crea páginas web estáticas. Todo el movimiento se debe a imágenes animadas o a vídeos insertados. Es por ello que se ha decidido hacer la aplicación en un lenguaje distinto al de la plataforma principal. Era necesario pues la completa integración y compatibilidad de ambos entornos. A continuación, se detallan y estudian las distintas alternativas que se encuentran en el mercado para la elaboración de una herramienta similar:

148 Flash CS3: Flash CS3 es una potente herramienta desarrollada por Adobe. Inicialmente Flash fue creado por Macromedia con el objeto de realizar animaciones vistosas para la web, así como para crear GIFs animados. Actualmente, Flash CS3 se ha convertido en el programa elegido por la mayoría de los diseñadores web profesionales. Flash ha conseguido hacer posible lo que más se echa en falta en Internet: dinamismo. Y no sólo en las animaciones, sino que Flash permite crear aplicaciones interactivas que permiten al usuario ver la web como algo atractivo, no estático (en contraposición a la mayoría de las páginas, que están realizadas empleando el lenguaje HTML). Con Flash se pueden crear de modo fácil y rápido animaciones de todo tipo. Otra de las ventajas de Flash es que es una herramienta fácil de aprender, ya que tiene un entorno amigable y muy visual. Javascript: este lenguaje nació con el objeto de crear acciones o programas cortos que se pudieran insertar en páginas web para dotarlas de dinamismo. No es un lenguaje de programación propiamente dicho, pues sólo crea acciones que se ejecutarán posteriormente en el navegador que visualice la página. Sirve sólo para crear complementos para la página web. CSS: HTML tiene una potencia muy limitada en el tratamiento de textos. De hecho, el principal problema del HTML a la hora de mostrar y distribuir textos por pantalla no suele ser su incapacidad para hacerlo, sino que simplemente se trata de un lenguaje orientado a la organización de contenido y no a su tratamiento. Para ello se crearon las Hojas de Estilo en Cascada (CSS en inglés). Tiene una enorme potencia y tiene la ventaja de que se ha convertido en un estándar. Permiten administrar textos e imágenes de la página web y simplifican su código. Permite que una vez creado un determinado formato (por ejemplo a un texto), todos

149 los textos que se creen tendrán ese tratamiento (color, tamaño de la letra, tipo de fuente...). DHTML (Dinamic HTML): se creó para crear contenidos en movimiento en las páginas web. Su funcionalidad llega hasta mover objetos por la web, y sobre todo, se emplea para crear menús animados. Es una combinación de HTML y Javascript y es una buena solución para crear menús vistosos sin animaciones extraordinarias. Asynchronous JavaScript and XML (AJAX): es una nueva técnica de programación para crear interactividad en la web formada por la combinación de varias tecnologías ya conocidas: XHTML (o HTML y CSS para dar formato y estilos). DOM (Document Object Model) para manipular la información presentada de forma dinámica e interactiva a través de JavaScript. El objeto XMLHttpRequest para intercambiar datos de forma asíncrona con el servidor web Evaluación de alternativas. En el apartado anterior se habló sobre las características individuales de todas las posibles alternativas que se han encontrado para la realización de la plataforma e-learning. En esta ocasión se valorarán las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas, eligiendo finalmente una arquitectura para la plataforma Plataforma web. En el anterior apartado se habló sobre las tres capas que componen una aplicación distribuida. Para cada una de ellas se barajaron distintas alternativas que a continuación se estudiarán con detenimiento

150 Nivel de presentación (Cliente). Este nivel no plantea ningún estudio, ya que dependerá de la elección que haga el usuario a la hora de acceder a la plataforma. Una vez se realice el estudio completo de la arquitectura, se indicarán todos los posibles navegadores web aptos para la aplicación. Nivel de negocio (Servidor web). Tal y como se vio en el anterior apartado, este nivel consta de dos partes fundamentales, un servidor web y un lenguaje en el lado del servidor, para poder comunicarse con él. A continuación se valoran las posibles alternativas: Servidor web: Apache contra IIS. La diferencia fundamental entre ambos es el sistema operativo bajo el que corren. IIS únicamente sirve para servidores con sistema operativo Windows, mientras que Apache, a pesar de ser desarrollado en un principio por Linux, puede albergarse en cualquier servidor. Así pues, una primera ventaja de Apache contra IIS sería la mayor compatibilidad del primero en un mayor número de servidores web, teniendo en cuenta que el 70% de los servidores web existentes en la actualidad funcionan bajo el sistema operativo Linux. La segunda gran ventaja, es que al estar Apache desarrollado sobre Linux, sigue su filosofía de Open Source, tratándose pues de un servidor de código abierto y gratuito. IIS sin embargo, a pesar de ser gratuito también, no se trata de código abierto. Así pues, se ha optado por Apache por tratarse de una tecnología Open Source y por obtener un mayor rendimiento y seguridad sobre servidores

151 Lenguajes en el lado del servidor: PHP contra JSP y ASP. Estos tres lenguajes tienen muchas semejanzas en común, aunque también diferencias. El mayor inconveniente de ASP, a diferencia de los otros, es que se trata de un sistema propietario que es usado nativamente sólo por Microsoft Internet Information Server (IIS). Esto limita su disponibilidad a servidores basados en Win32, mientras que PHP y JSP funcionan bajo cualquier sistema operativo. Otra característica de los dos primeros es que se tratan de códigos abiertos, a diferencia de ASP, que es desarrollado exclusivamente por Microsoft. Teniendo que elegir finalmente entre JSP y PHP, se elegirá PHP por tratarse de un lenguaje más simple que JSP. Como se trata de un proyecto pequeño, el mantenimiento no será importante, punto fuerte principal de la tecnología JSP. Además, para las operaciones requeridas, costaría mayor tiempo de desarrollo utilizar JSP, con lo que se ha optado finalmente por PHP, al tratarse de un lenguaje eficaz para la labor de este proyecto. Nivel de datos (Servidor de base de datos). MySQL contra Microsoft Access. La diferencia principal entre ambos es el precio: MySQL es gratuito, y Microsoft Access se obtiene bajo la suite de Microsoft Office (precio aproximado de 200 ). Un aspecto fundamental es que MySQL compagina a la perfección con Apache y PHP, las alternativas escogidas para el nivel de negocio. Es por ello que sería recomendable el uso de MySQL para el desarrollo del proyecto. Además, la mayoría de servicios host (de dominios de internet, como es el caso) no soportan Access, con lo cual, MySQL ha sido la elección definitiva

152 Curso interactivo. Una vez evaluado las alternativas para la plataforma web, se tratará de escoger una alternativa completamente válida con la anterior elección. Flash contra el resto. Javascript: este lenguaje presenta varios inconvenientes. En primer lugar, su ejecución puede resultar peligrosa para la persona que accede a una web, por lo que muchas personas optan por desactivar Javascript de sus navegadores. Si la página web contiene mucho código Javascript, ésta no se verá. Además, Javascript no sirve para crear páginas web, tan sólo las complementa, por lo que su uso general suele estar enfocado a poca interactividad de la web, como por ejemplo realizar comprobaciones en formularios, etc. Cabe destacar que Flash puede trabajar conjuntamente con Javascript y ejecutar códigos y funciones Javascript sin problemas, por lo que Javascript se convierte en una ayuda para Flash CS3. CSS: hace que se gane en vistosidad, control y diseño sobre las páginas web, pero no sirven para crear animaciones. En la actualidad, las CSS están integradas dentro de Flash. DHTML (Dinamic HTML): muchos navegadores tienen problemas con él y su carga puede ser lenta o retardada. Flash es, con diferencia, la herramienta más potente del mercado para crear contenido multimedia para la web. Será pues la elección de este proyecto desarrollar el curso virtual en Flash CS3. Pese a tener la elección definitiva, se ha creído conveniente detallar las ventajas e inconvenientes que aporta Flash respecto al resto de alternativas:

153 Ventajas Interactividad: Flash ofrece una gran gama de posibilidades a la hora de realizar aplicaciones interactivas con el usuario. Otro de los puntos fundamentales, es que Flash muestra los elementos en la web siempre igual, independientemente del navegador utilizado. Este hecho es muy importante a la hora de realizar un buen diseño, ya que el código CSS es un claro ejemplo de cómo una misma página puede aparecer de forma distinta según el navegador. Mejor representación a través de la animación: en Flash, se puede hacer uso de infinitas posibilidades de animación para transmitir un mensaje de manera mucho más eficaz y eficiente. Flash es una opción mucho más ligera, porque está basada en código vector (de ahí el menor tamaño de los archivos) en contraposición a los archivos de video real. Inconvenientes El reproductor Flash: los usuarios tienen que descargar el reproductor (Plugin) de Flash previamente para poder visualizar las animaciones. Esto puede ser un inconveniente, aunque la distribución del plugin es totalmente gratuita y está disponible en la página web de Adobe. En cuestión de diez minutos, un usuario puede descargar el reproductor que le servirá para todas las ocasiones posteriores. Optimización de la página: la gran mayoría de motores de búsqueda (Google, por ejemplo) no son capaces de catalogar un contenido en Flash. Es por ello que no posiciona bien en los resultados de búsqueda. En este caso no será importante, porque la plataforma web que contiene la aplicación, se va a realizar en HTML, totalmente compatible con los buscadores de internet

154 Tiempo de carga: los usuarios tienen que esperar más de lo normal para cargar contenidos en Flash, comparado con texto e imágenes normales. En esta aplicación se ha optado por traer las páginas del libro de forma dinámica, de modo que sólo se cargarán en el momento en que el lector las necesite. Esto evitará problemas de sobrecarga en la red. Así pues, la opción más adecuada es usar Flash tan sólo cuando es necesario la interactividad y movimiento que éste te ofrece. En este proyecto sólo se utilizará Flash para la elaboración del curso principal, ya que era un requerimiento dotarlo de dinamismo. El resto de la plataforma se elaborará con lenguaje HTML + CSS + PHP, mucho más ligero y compatible con todos los navegadores Selección de la solución final. En el apartado anterior se realizó un estudio sobre las distintas alternativas. Una vez vistos los pros y contras, se escogieron las opciones más idóneas para el proyecto a desarrollar. A continuación se muestran los esquemas de la arquitectura escogida, tanto para la plataforma como para el curso virtual en Flash: Plataforma web

155 Curso interactivo. En este caso, la película de Adobe Flash del lado del cliente es la que manipula los datos, no el lado del servidor, como en HTML. Cuando se crea contenido dinámico con Adobe Flash, el archivo SWF, que contiene los gráficos y el código para la presentación, se carga en el explorador sólo una vez. Una vez que está cargada, la película de Flash puede solicitar y cargar datos del servidor, aunque los datos vengan de una base de datos. Adobe Flash solicita los datos a una aplicación intermedia. El orden de ejecución al usar Adobe Flash es el siguiente: Aunque los flujos de ejecución en HTML y Adobe Flash parecen muy similares, hay una diferencia importante. Adobe Flash Player sólo carga datos, pero el explorador debe cargar los datos además de su código de presentación. Esta es una diferencia muy importante. Una vez se carga el contenido de Flash, éste puede hacer varias solicitudes de datos, o cambiar sus datos existentes sin tener que volver a descargar los gráficos ni el código de presentación. Esto puede disminuir de manera importante los requisitos de ancho de banda y carga del servidor. Esto significa que cuando el cliente solicita nuevos datos, no es necesario actualizar toda la página. Lo cual se traduce en una mejor experiencia para el usuario final. De lo contrario, cuando se usa HTML para mostrar datos en un explorador, cada vez que cambian los datos, el servidor tiene que crear dinámicamente toda la página y luego enviarla de nuevo al explorador

156 Capítulo 6 Diseño externo

157 CAPÍTULO 6. Diseño externo. En esta fase se completa la definición de especificaciones del sistema a mecanizar, obteniéndose el modelo físico nuevo de procesos y el modelo lógico de datos, de acuerdo a la arquitectura hardware y software elegida en la etapa anterior. El modelo físico de procesos contempla el diseño de todas las entradas y salidas del sistema, así como el diseño de cómo se llevarán a cabo las funciones de negocio mediante los componentes de la plataforma Requisitos físicos del sistema. A partir de las necesidades hardware/software definidas en la etapa anterior para la solución elegida, se completará y definirá detalladamente la plataforma hardware y software para la puesta en marcha del sistema. Estos requisitos físicos se podrán expresar bajo los conceptos de Entorno Operativo del Sistema y Configuración Hardware/Software Entorno Operativo del Sistema. En el Entorno Operativo del sistema se deberán concretar aspectos clave de diseño del sistema a desarrollar. Éstos son: Entrada, salida y recogida de datos Se establecen los diferentes tipos de entradas y salidas de datos y se especifica cómo van a llevarse a cabo las posibles tomas de datos para la entrada al sistema. A través del Desarrollo del Modelo Lógico y Físico de procesos obtenido en el capítulo 4, se pueden extraer las entradas y salidas del

158 sistema a partir de los flujos de datos que figuran en el Diagrama de Contexto. En él se pueden diferencial dos perfiles: el usuario y el administrador. El usuario que esté inscrito en el tutorial para aprender sobre la energía geotérmica podrá estudiar el temario, así como realizar diversos tests para evaluar su conocimiento de la materia. Por otro lado, los usuarios que no estén inscritos en el curso, sólo se les permitirá ver los resúmenes del mismo, aunque se les permitirá inscribirse si así lo quisiesen. El administrador, en cambio, gestionará todo el contenido de la plataforma. Además, tendrá acceso a los datos de los usuarios y podrá seguir la evaluación de cada uno de ellos. Toda esta información se almacenará en varias tablas agrupadas en una base de datos única, alojada en el host. Estos interfaces enviarán o recibirán información hacia o desde otros sistemas, y en muchos casos tendrán que convertir la información para que pueda ser procesada. Lo más eficiente para salvaguardar la seguridad del sistema, será que no permita la entrada a otros a fin de buscar información, sino que se la generará previamente y se depositará en un almacenamiento específico. Sin embargo, en sistemas online (como es el caso), la información se precisará en un instante determinado y no podrá esperar a ser depositada previamente en un lugar concreto. Para estos sistemas, deberá establecerse un diálogo de comunicación. Para el diseño de estos interfaces debe establecerse los tipos de transacciones permitidas en ambos sentidos:

159 Mantenimiento de ficheros En el mantenimiento de ficheros deberán especificarse cómo van a ser actualizados los ficheros maestros o básicos del sistema, o en su caso las bases de datos. El administrador será el único que tenga acceso a la base de datos para modificar cualquier información. Este acceso se realizará mediante la aplicación phpmyadmin, hallada en el servidor web, y basada en PHP y MySQL. Generación de informes Para la generación de informes, por muy interactivo que sea el sistema, siempre se producirán informes en papel o pantalla, debiéndose establecer qué tipos de informes se obtendrán y sobre qué soportes. Sólo el administrador podrá hacerse cargo de la labor de realizar los informes. Además, el acceso a la base de datos será restringido mediantes claves de seguridad. Control de información y seguridad del sistema Existen herramientas software que ayudan a establecer un control sobre el acceso al sistema en general, y sobre partes específicas del mismo. Para ello, el diseñador tendrá que establecer las condiciones de acceso a los datos, transacciones y opciones que pueda ofrecer el sistema, de acuerdo al trabajo de los diferentes usuarios, asegurando la fiabilidad e integridad de la información. Para la seguridad de cara al exterior, se utilizarán cortafuegos, claves de acceso y un sistema de restricciones con perfiles de usuario que limitarán el acceso a los datos. Los firewalls o cortafuegos

160 controlarán los flujos de datos de Entrada/Salida y bloquearán puertos para evitar accesos indeseados en el sistema. Cada usuario tendrá una clave de acceso que se le proporcionará cuando se dé de alta. En cambio, para la seguridad dentro del sistema, el administrador será la única persona que tendrá acceso a través de una clave de acceso. Rendimiento del sistema y escalabilidad A fin de adecuar el sistema a los objetivos marcados, deberá medirse el volumen de flujo de información que manejará, entradas, salidas y transacciones, para determinar el tiempo máximo de respuesta que podrá permitirse. El rendimiento del sistema está altamente condicionado por la plataforma hardware que se utilice, dado que la mayoría de ellos son en gran parte on-line, con un volumen alto de transacciones diarias y un elevado número de estaciones terminales. Condicionantes de operación Entre las 8:00 y las 20:00 horas se realizarán los trabajos online (transacciones, entradas, salidas, etc.) dado que durante ese periodo de tiempo será cuando más posibilidades habrá de que los usuarios entren en el sistema para aprender el Tutorial sobre la Energía Geotérmica. Al tratarse de una aplicación ligera, no habría inconveniente en el acceso simultáneo por parte de muchos usuarios. Forma de implantación Por último, debe determinarse cómo se pretende abordar el proceso de implantación del sistema, es decir, su estrategia

161 El proceso de implantación del sistema, considerando su complejidad y su criticidad, la envergadura del proyecto y demás características, se implantará globalmente. Dicho proceso consistirá en realizar una única puesta en marcha en un momento dado, y dejar el sistema completo en funcionamiento Configuración Hardware/Software. De acuerdo con la solución elegida en el Estudio de Arquitectura, se debe completar la especificación de los elementos hardware/software que configurarán la plataforma del sistema. La especificación se plantea mediante un gráfico para la configuración hardware y otro para la configuración software. En el primero, se recogen los elementos básicos que conformarán el sistema, y sus interconexiones de comunicación. En el segundo, se representan los ficheros maestros, bases de datos y productos software que estarán soportados sobre la plataforma hardware. Configuración hardware

162 Configuración software 6.2. Elaboración del modelo lógico de datos. El modelo lógico de datos establecerá la estructura de los datos sin tener en cuenta los recursos físicos que utilizarán. Estas estructuras se compondrán de relaciones o tablas en el modelo relacional, donde las columnas representarán los atributos y las filas el conjunto de ocurrencias de la relación. Relación Realiza

163 Entidad Usuarios (Ejemplo) Id Nombre Apellidos Tfno Usuario Clave 1 Eduardo Gómez Fernández 2 Elena Jiménez Torija edugof@gmail.com edugof elenajt@gmail.com elena 9999 Entidad Exámenes (Ejemplo) Id Iduser Idexam nota Entidad Administrador (Ejemplo) Id Nombre Apellidos Usuario Clave 1 Alba Huesca Jiménez admin a

164 Capítulo 7 Diseño interno

165 CAPÍTULO 7. Diseño interno. En esta fase se identifican y diseñan los diversos componentes software del sistema, describiendo detalladamente sus especificaciones físicas. Dependiendo de la arquitectura elegida para el sistema final, estos componentes pueden tener una naturaleza muy diversa. Ayudándose del Modelo Físico de Procesos realizado en el capítulo 4, se podrán reunir todas aquellas funciones de negocio de nivel más detallado, según su tipología de procesos, y estructurar el sistema en un conjunto de subsistemas Técnica a utilizar. Podrán ser muchas y variadas las técnicas a utilizar para el diseño de los componentes software de una función de negocio. Las metodologías estructuradas basarán su diseño de modelos de procesos en la técnica del Diagrama de Flujo de Datos, por lo que los diseños de funciones realizados sobre ellos deberán poder servir para continuar con la labor de estructurar y diseñar. De esta manera, existirá una continuidad en el negocio que de otro modo supondría abandonar el modelo físico de procesos ya realizado para inventar el diseño detallado de la función. Para el subsistema online, tanto las transacciones a ejecutarse bajo un monitor transacciones, como los programas clientes, servidor o web, se utilizará la derivación del DFD físico de cada función hacia el Diagrama de Cuadros Estructurados o STC. Este será un diagrama que permitirá mostrar la jerarquía existente entre los módulos principales y subordinados, de manera que cada uno realizará una única tarea y se mostrará como un componente al que se le llama enviándole unos parámetros, y devolverá un resultado. Dependiendo de las características del diseño, los módulos podrán empaquetarse o encapsularse en rutinas reutilizables, módulos funcionales o librerías de funciones

166 Para comprender y diseñar el diálogo de la aplicación con el usuario final, a veces resultará conveniente utilizar los Diagramas de Flujo de Aplicación, que muestran la navegación del sistema a partir de un portal web o un menú principal con las funciones de negocio. principal: El siguiente diagrama muestra la navegación del sistema en la página Como se puede observar, en la página principal del portal, se tendrá la opción de acceder a la zona personal si eres usuario o administrador (previa autenticación), entrar como invitado o darse de alta en el curso sobre la Energía Geotérmica. El siguiente diagrama muestra las funciones de negocio que realizará el sistema al autenticarse un usuario. Primero comprobará que dicho usuario está dado de alta, y después, si es así, mostrará su zona personal, donde podrá acceder al curso o modificar sus datos personales

167 El siguiente diagrama muestra las funciones de negocio que realizará el sistema al autenticarse un administrador. Primero comprobará que dicho usuario está dado de alta, y después, si es así, mostrará su zona personal, donde podrá gestionar el contenido y los usuarios. Por último, el administrador, dentro de la gestión de usuarios, se encargará de gestionar tanto a los usuarios como las evaluaciones de éstos Subsistema online. Aquellas funciones de negocio que no se realizan bajo una orden secuencial de ejecución y por el contrario se procesan de manera aleatoria a petición del usuario, constituyen el subsistema online. Dichas funciones han sido diseñadas en el Modelo Físico de Procesos (capítulo 4), donde sus componentes son flujos de datos, almacenes y procesos. Mediante la derivación del DFD de la función hacia un Diagrama de Cuadros Estructurado o STC, estos componentes darán lugar a los ficheros, ventanas y módulos de programas que se diseñarán y especificarán unitariamente

168 El STC es un diagrama jerárquico donde los elementos son módulos con información sobre su acoplamiento respecto a otros módulos: datos y control. Un módulo es un programa con una función única, que puede ser llamado por otros módulos y a su vez puede llamar a otros, mediante el paso de parámetros o flujos de información y/o control. El diagrama STC utiliza una plantilla sencilla de elementos. Los símbolos esenciales a utilizar son: Rectángulo: para identificar un módulo genérico, que tendrá una jerarquía dentro del diagrama. Así, existirán módulos padres y módulos hijo, de acuerdo con la jerarquía de control del proceso que se quiera establecer. Rectángulo con un rombo en su base: representa un módulo de decisión, de modo que la secuencia de ejecución de los módulos subordinados es un único camino entre varios. Generalmente, este camino será tomado en base al flujo de control o de información que reciba. Rectángulo con dos líneas verticales paralelas: representa un módulo reutilizable en diferentes funciones de negocio, de modo que será diseñado una única vez, y llamado todas las veces que se precise. Romboide: representa cualquier soporte de entrada o salida, ya que será el componente de definición del modelo quien especifique físicamente que unidad se utiliza. Flechas con dirección: aparecen por las líneas jerárquicas que unen unos módulos con otros, y representan los flujos de información. Estas mismas flechas en oscuro, representan los flujos de control. Los primeros son los datos de negocio que manipulan los módulos, mientras

169 que los segundos son los datos utilizados por el sistema de ordenador para controlar el proceso. son: Los diagramas STC obtenidos para el modelo en el subsistema online

170 7.3. Especificación del modelo físico de datos. Para definir la codificación de objetos que forman la base de datos, deberá basarse en una codificación estándar existente en la organización, con el objeto de facilitar la labor del administrador. Dependiendo del gestor de base de datos a utilizar, se usarán unos componentes u otros, cuya estructura también difiere. Estos componentes u objetos en general serán: Bases de Datos: Conjunto de datos que se tratarán como una unidad y que podrán pertenecer a una o más aplicaciones. Físicamente estarán constituidas por ficheros del sistema operativo para contener información de: Tablas e índices de usuario y catálogo (database files). Datos para recuperación (log files). Identificación y descripción de la base de datos (control file). Su estructura lógica vendrá dada por la combinación de las autorizaciones a distintos usuarios o grupos y por la definición de

171 espacios para tablas, que contendrán tablas, índices y otros objetos que se utilizarán para control de transacciones. Las bases de datos que se definirán son: Usuarios: contendrá todos los datos referentes a los usuarios de la aplicación. {Id, Nombre, Apellidos, tfno, , usuario y clave}. Administrador: contendrá el único administrador de la aplicación, encargado de la gestión de la plataforma {Id, Nombre, Apellidos, usuario y clave}. Exámenes: contendrá todos los exámenes realizados por los usuarios. {Id, Iduser, Idtemaexamen y nota}. Ficheros de Control: Dado que el gestor de base de datos a utilizar será MySQL, no habrá preocupación del tema de ficheros de control, ya que el mismo programa se ocupa de generarlos y tratarlos. Ficheros LOG: Mediante el software del gestor de base de datos se podrán introducir secuencias de log que graben un histórico de todas las transacciones realizadas sobre las tablas. Estos servirán para asegurar la integridad de la base de datos en caso de caída de la instancia. Índices: Permitirán acelerar el acceso a los datos y podrán garantizar la unicidad de los mismos. Todas las tablas tendrán índices para su búsqueda o identificación de un registro en concreto, especialmente cuando no exista un campo concreto que pueda servir como clave de una tabla

172 Capítulo 8 Programación

173 CAPÍTULO 8. Programación. El objetivo de esta etapa es alcanzar la transformación del sistema en un conjunto de programas que puedan ser ejecutados correctamente bajo criterios de calidad. La dificultad estriba en cómo realizar esta transformación de la mejor manera posible. No basta con la simple programación de código, sino que es necesario un buen diseño de la aplicación y que el código programado sea efectivo y cumpla con los requisitos establecidos en la etapa anterior. Esta etapa, pues, mostrará el código programado para la realización de la plataforma e-learning. Cada parte de la plataforma ha sido programada con distinto lenguaje, según las necesidades de cada tarea y adecuándose siempre a la elección más apropiada Lenguajes utilizados en el sistema. Tal y como se comentó en el estudio de la arquitectura, el lenguaje básico de programación utilizado va a ser ActionScript 2.0, para la realización de la aplicación virtual, realizada en Flash CS3. Por otra parte, para la realización del portal web, ha sido necesario el uso de lenguaje HTML y además, PHP para interaccionar con el sistema gestor de base de datos. Este sistema gestor, tendrá un servidor Apache manejado mediante lenguaje MySQL. Por otra parte, debido a que el componente principal de la aplicación es una simulación de un libro real, se ha pretendido hacer más fácil su mantenimiento, haciéndolo fácil de modificar e independiente a la aplicación. Esto se ha conseguido mediante lenguaje XML, que cargará contenido externo en la aplicación. A continuación se mostrará parte del código de cada uno de estos lenguajes, indicando a su vez, el producto generado

174 Plataforma web. HTML El HTML, acrónimo de HyperText Markup Language, es un lenguaje de marcación diseñado para estructurar textos y presentarlos en forma de hipertexto, que es el formato estándar de las páginas web. En el caso de la plataforma web, hace falta el código HTML para poder visualizar su estructura y diseño desde Internet. Además, para poder visualizar el curso interactivo, se necesitará embeber el archivo.swf generado por Flash dentro de una página.html, con tal de poderse visualizar desde el servidor Un ejemplo de código HTML utilizado en el sistema es el que se muestra a continuación. Este código permite reproducir el archivo curso.swf, que contiene el curso interactivo. <html xmlns=" xml:lang="en" lang="en"> <head> <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=iso " /> <title>curso sobre la Energía geotérmica</title> </head> <body bgcolor="#ffffff"> <object classid="clsid:d27cdb6e-ae6d-11cf-96b " codebase=" on=9,0,0,0" width="1000" height="600" id="curso" align="middle"> <param name="allowscriptaccess" value="samedomain" /> <param name="allowfullscreen" value="false" /> <param name="movie" value="curso.swf?iduser=<? echo $iduser?>/> <param name="quality" value="high" /> <param name="bgcolor" value="#ffffff" /> <embed src="curso.swf?iduser=<? echo $iduser?>" quality="high" bgcolor="#ffffff" width="1000" height="600" name="curso" align="middle" allowscriptaccess="samedomain" allowfullscreen="false" type="application/xshockwave-flash" pluginspage=" /> </object> </body> </html> Este código, además, permitirá detectar si se encuentra instalado en el ordenador del usuario el plugin necesario para la versión requerida. En caso

175 contrario, la página le conducirá a la página de Adobe para su consiguiente descarga. Esto se conseguirá mediante el código JavaScript siguiente: JavaScript <script language="javascript"> if (AC_FL_RunContent == 0) { alert("this page requires AC_RunActiveContent.js."); } else { AC_FL_RunContent( 'codebase', ' 9,0,0,0', 'width', '1000', 'height', '600', 'src', 'curso', 'FlashVars', 'iduser=<?php echo $_GET['iduser']?>', 'quality', 'high', 'pluginspage', ' 'align', 'middle', 'play', 'true', 'loop', 'true', 'scale', 'showall', 'wmode', 'window', 'devicefont', 'false', 'id', 'curso', 'bgcolor', '#ffffff', 'name', 'curso', 'menu', 'true', 'allowfullscreen', 'false', 'allowscriptaccess','samedomain', 'movie', 'curso', 'salign', '' ); //end AC code } </script> Se observa que la versión requerida para Adobe Flash Player es la 9.0. PHP El PHP (acrónimo de "PHP: Hypertext Preprocessor"), es un lenguaje interpretado de alto nivel, embebido en páginas HTML y ejecutado en el servidor. Sus características principales son:

176 Estabilidad: PHP utiliza su propio sistema de administración de recursos y dispone de un sofisticado método de manejo de variables, conformando un sistema robusto y estable. Seguridad: El sistema debe poseer protecciones contra ataques. PHP provee diferentes niveles de seguridad, estos pueden ser configurados desde el archivo.inc. Simplicidad: Se trata de un código simple e intuitivo, respaldado por una gran comunidad. Conectividad: PHP dispone de una amplia gama de librerías y permite agregarle extensiones. Esto hace que PHP pueda ser utilizado en muchas áreas diferentes, tales como gráficos, XML, etc. Programación de páginas web dinámicas, habitualmente en combinación con el motor de base datos MySQL, aunque cuenta con soporte nativo para otros motores, incluyendo el estándar ODBC, lo que amplía en gran medida sus posibilidades de conexión. Programa en consola, al estilo de Perl, en Linux, Windows y Macintosh. Creación de aplicaciones gráficas independientes del navegador, por medio de la combinación de PHP y GTK (GIMP Tool Kit), que permite desarrollar aplicaciones de escritorio tanto para los sistemas operativos basados en Unix, como para Windows y Mac OS X. Se incluye a continuación, un ejemplo descriptivo de programación del lenguaje PHP, en una funcionalidad básica de la aplicación: Conectar con la Base de Datos para comprobar si el usuario y la contraseña son correctos

177 <?php include ("config.php"); include ("funciones.php"); // nos conectamos a la bd $usuario = $_POST['usuario']; $clave = $_POST['clave']; $cnx = conectar(); //buscamos si es un administrador $userquery1 = mysql_query("select * FROM administrador WHERE usuario = '$usuario'") or die(mysql_error()); //buscamos si es un usuario $userquery2 = mysql_query("select * FROM usuarios WHERE usuario = '$usuario'") or die(mysql_error()); // revisamos usuario y password if (mysql_num_rows($userquery1) > 0) { // usuario existe, seguimos $userarray1 = mysql_fetch_array($userquery1); //buscamos si coincide contraseña if (stripslashes($userarray1['clave'])!= $clave) { header("location: exit; } //El administrador existe else{ include("padmin.php"); exit; } }else if (mysql_num_rows($userquery2) > 0) { // usuario existe, seguimos $userarray2 = mysql_fetch_array($userquery2); //buscamos si coincide contraseña if (stripslashes($userarray2['clave'])!= $clave) { // contraseña es incorrecta header("location: exit; } //El usuario existe else{ $iduser = $userarray2['id']; header("location: exit; } }else{ // usuario no existe del todo. header("location: exit; }?>

178 En este código se comprueba si el usuario y contraseña introducidos coinciden con alguno hallado en la base de datos de administrador o de usuarios. Si se encuentra algún resultado, se comprueba que la contraseña sea correcta. Si la contraseña es correcta se va a la página correspondiente, según se sea administrador o usuario. Si la contraseña o el usuario no coinciden, se vuelve a la página principal y se muestra un error por pantalla. CSS Las denominadas hojas de estilo en cascada (Cascading Style Sheets, CSS) son un lenguaje formal usado para definir la presentación de un documento estructurado escrito en HTML. El W3C (World Wide Web Consortium) es el encargado de formular la especificación de las hojas de estilo que servirán de estándar para los agentes de usuario o navegadores. La idea que se persigue con el desarrollo de CSS es separar la estructura de un documento de su presentación. A continuación se muestra un poco de código del archivo estilos.css, que se encarga de dar el diseño y estructura correctos a todas las páginas HTML de la plataforma: body { } p{ } width: 1010px; margin-top: 10px; padding: 0; background: url(fondo.jpg) no-repeat; font-family: Georgia, "Times New Roman", Times, serif; font-size: 20px; color: #333333; margin: 0 0 2em 0; text-align: justify; line-height: 26px; font-family: Georgia, "Times New Roman", Times, serif; font-size: 20px;

179 Curso interactivo. Una vez explicados todos los lenguajes utilizados para la elaboración de la plataforma web, se explicarán a continuación los empleados para el curso interactivo en Flash CS. ActionScript 2.0 Es un lenguaje de programación orientado a objetos (OOP), utilizado en aplicaciones web animadas realizadas en el entorno Adobe Flash, la tecnología de Adobe para añadir dinamismo al panorama web. Es un lenguaje de script, esto es, no requiere la creación de un programa completo para que la aplicación alcance los objetivos. El lenguaje está basado en especificaciones de estándar de industria ECMA-262, un estándar para Javascript, de ahí que ActionScript se parezca tanto a Javascript. Este lenguaje ha resultado fundamental para añadir dentro del curso, las acciones necesarias para los requisitos de la aplicación. Así pues, ActionScript es el que permitirá poder navegar entre las distintas pestañas de la aplicación, entre otras muchas cosas. XML Es el acrónimo de Extensible Markup Language. Se trata de un metalenguaje extensible de etiquetas, desarrollado por el W3C. Es una simplificación y adaptación del SGML y permite definir la gramática de lenguajes específicos. No es, por lo tanto, un lenguaje en particular, sino una manera de definir lenguajes para diferentes necesidades. Así pues, se propone como un estándar para el intercambio de información estructurada entre diferentes plataformas. Las principales ventajas de utilizar XML en Flash son:

180 Flexibilidad: XML puede distribuir datos a otras aplicaciones, objetos y servidores de nivel medio para continuar su procesamiento, o bien se pueden enviar al usuario para su visualización. Además, dado que los datos basados en XML son autodescriptivos, se pueden intercambiar y procesar sin necesidad de una descripción incorporada de los datos entrantes. Estructura: permite manejarse dentro de diferentes estructuras complejas, que pueden favorecer el orden y la manipulación de los datos. Versatilidad: permite combinar fácilmente los datos estructurados procedentes de fuentes distintas. Se pueden utilizar para integrar los datos en un servidor desde bases de datos de fondo. Personalidad: se puede añadir a un dato todas las propiedades necesarias y después llamarlas directamente como propiedades, incluso sin la necesidad de conocer previamente las propiedades que cada dato contenga. Libertad: los datos en formato XML se pueden analizar, editar y manipular de forma local a través de aplicaciones clientes en Flash. Los usuarios pueden manipular los datos de diversas formas, y no limitarse a presentarlos. Control: la independencia entre la aplicación Flash que muestra los datos y los propios datos permite crear, de forma natural, aplicaciones potentes para las que antes era necesario utilizar bases de datos avanzadas. La aplicación realizada llama a un archivo XML, responsable de importar las diversas páginas en formato.swf. Estas páginas son las encargadas de albergar todo el contenido acerca del curso. Esto da independencia a la aplicación Flash y al contenido interno, permitiendo que se puedan añadir en la posterioridad nuevas páginas sin necesidad de modificar nada de la aplicación

181 Un ejemplo de un archivo XML utilizado en la aplicación es el que se muestra a continuación: <libro> <width>780</width> <height>430</height> <flipsound>sonido.mp3</flipsound> <pageback> 0x1C90CB </pageback> <loadondemand> false </loadondemand> <cachepages> true </cachepages> <cachesize> 4 </cachesize> <preloadertype> Progress Bar </preloadertype> <pages> <page>pags/eval/portada.jpg</page> <page>pags/eval/pag01.swf</page> <page>pags/eval/pag02.swf</page> <page>pags/eval/pag03.swf</page> <page>pags/eval/pag04.swf</page> </pages> </libro> 8.2. Estructura del curso virtual. La aplicación que se ha diseñado está compuesta por varias páginas con distintos componentes, imágenes y clips de película con el fin de atraer el interés del cliente y que el tutorial que se le muestra le parezca sencillo y agradable. El curso virtual que se ha diseñado está dividido en varias páginas: Página de teoría, página de evaluación y página de resumen. A continuación, se muestra con mayor detalle el contenido de cada página y la programación utilizada en ella

182 General. Las tres páginas principales de la aplicación, han sido desarrolladas de forma similar, para que la aplicación fuera uniforme y estructurada. Todas las páginas, pues, se componen de los siguientes elementos: Temario: Se encuentra en el lateral izquierdo de la aplicación y contiene el temario del curso. Cada tema enlaza con la página correspondiente. Para ello, ha sido necesario la introducción de código ActionScript para poder pasar las páginas del libro de forma natural. Dependiendo de la página en la que se esté, las hojas deberán pasar hacia delante o hacia atrás. Panel de navegación: Se encuentra en la parte inferior de la aplicación, justo debajo del libro de contenido. En él se encuentran varios botones con sus funcionalidades respectivamente. Estos botones permiten: Pasar de página hacia delante o hacia atrás

183 Ampliar o reducir una página determinada. Imprimir una página para poder estudiarla con posterioridad. Estas funcionalidades se han desarrollado mediante código ActionScript. A continuación se muestra la función que permite imprimir una página concreta:

184 function printpage(pagenumber) { if(zoomed)return; var page_mc = libro.getpagelink(pagenumber); var parent = page_mc._parent._parent; var visible = parent._visible; var my_pj:printjob = new PrintJob(); if (my_pj.start()) { var pagestoprint:number = 0; if (!visible) { parent._visible = true; } if (page_mc && my_pj.addpage(page_mc)) { pagestoprint++; } if (pagestoprint>0) { my_pj.send(); } if (!visible) { parent._visible = false; } } delete my_pj; } Menú: Se encuentra en la parte superior de la aplicación y se compone de tres pestañas. Estas pestañas mostrarán la página actual en la que se encuentra el usuario, y también, permitirán moverse entre toda la aplicación. Libro: Es la parte central de la aplicación, y el contenido real del curso. Está compuesto por una mezcla de código ActionScript y XML y consiste en un complejo diseño de un clip de película para simular la lectura de un libro de verdad. Los pasos para crear el libro han sido los siguientes: 1. Dibujar a través de Flash los efectos de sombras a través de capas de máscara e interpolaciones para dar una sensación al usuario de estar pasando hojas. La figura que se muestra a continuación contiene todos los tipos de efectos y sombras que se han aplicado a las páginas:

185 2. Cada vez que se pase una hoja, la aplicación cargará las páginas izquierda y derecha, dando la sensación de que se ha pasado una hoja. Este efecto se posible mediante código ActionScript. A continuación se muestra un ejemplo del código utilizado: // crear el array que trata las hojas paginas = new Array(); paginas [1] = libro.fpage_1.parent.holder.pic; paginas [2] = libro.fpage_2.parent.holder.pic; paginas [3] = libro.fpage_3.parent.holder.pic; paginas [4] = libro.fpage_4.parent.holder.pic; if(transparency) { paginas [0] = libro.fpage_0.parent.holder.pic; paginas [5] = libro.fpage_5.parent.holder.pic; } 3. Crear un archivo XML que especifique el tamaño y características que tienen que tener las páginas del libro. Cada página del libro es un archivo,.jpg o.swf, que se importa gracias al archivo XML. Un ejemplo de este código se mostró con anterioridad

186 Página teoría. Esta página recogerá toda la información del temario, para que el usuario aprenda todo lo relacionado sobre la energía geotérmica. La imagen que se muestra a continuación, corresponde a la primera hoja de la página de teoría:

187 Página evaluación. La página de evaluación ayuda a que el usuario pueda autoevaluarse y ver el nivel de conocimiento que tiene en ese apartado. Los exámenes serán de tipo test y habrá uno por cada tema. primer tema: La imagen que se muestra a continuación, corresponde al examen del

188 Una de las dificultades de este apartado, ha sido el paso de variables de una hoja a otra, ya que todos los documentos son independientes y están conectados únicamente mediante el archivo XML. Esto era necesario para poder calcular la nota correspondiente de cada test. El modo de conseguirlo ha sido el siguiente: para cada hoja (archivo.swf) se ha implementado código ActionScript que envía el valor resultante de las preguntas al menú principal, y desde la página principal de evaluación, se suman todos los resultados. Una vez obtenida la nota, ésta se envía a la última hoja, para mostrarse por pantalla. Además, se ha hecho que al apretar el botón, la nota se guarde automáticamente en una base de datos. Esto permitirá el posterior seguimiento evaluatorio del alumno. El código ActionScript que se muestra a continuación, contiene las acciones necesarias para poder implementar las funciones citadas anteriormente:

189 on (release){ //al pulsar el botón se comprueba que se hayan seleccionado las preguntas if(_root._level0.libro.fpage_2.parent.holder.preg11.selecteddata!=null and _root._level0.libro.fpage_2.parent.holder.preg12.selecteddata!=null and preg13.selecteddata!=null and preg14.selecteddata!=null){ var total:number= _root._level0.var1+_root._level0.var2; total = total/4*10; if (total<5){ _root._level0.libro.fpage_3.parent.holder.nota.textcolor=0xff0000; } _root._level0.libro.fpage_3.parent.holder.aviso.text=""; _root._level0.libro.fpage_3.parent.holder.nota.text=total.tostring(); _root._level0.libro.fpage_3.parent.holder.btn_total._visible = false; _root._level0.var1=null; _root._level0.var2=null; //introduce la nota en la base de datos var lv:loadvars = new LoadVars(); lv.iduser =_root._level0.iduser; lv.idexam = 0001; lv.nota = total; lv.onload=function(exito:boolean){ if (exito){ mx.controls.alert.show("nota introducida en la BD", "Aviso", Alert.OK, null); } else { mx.controls.alert.show("error al introducir la nota", "Aviso", Alert.OK, null); } } lv.sendandload("examen.php", lv, "POST"); }else{ _root._level0.libro.fpage_3.parent.holder.aviso.text="seleccione todas las respuestas"; } }

190 Un ejemplo de cómo se realiza un examen es el siguiente: Si no se seleccionan todas las respuestas Si se seleccionan todas

191 Página resumen. La página resumen contiene un esquema de toda la teoría perteneciente a ese apartado. El usuario que haya leído la teoría podrá utilizar el resumen como una breve descripción de lo que acaba de estudiar

192 8.3. Manual de usuario. La guía de usuario es un manual de las instrucciones de operación del sistema, similar a un manual de instrucciones de un aparato cualquiera. Esta guía permite al usuario conocer la plataforma, sus funcionalidades y su lógica. De este modo, un usuario que entre por primera vez en la aplicación, podrá usarla de modo correcto mediante las indicaciones aquí mostradas. La guía de usuario que se muestra a continuación, está compuesta por los siguientes apartados: Introducción. Objeto de la aplicación. Ámbito de la aplicación. Descripción general del sistema. Entorno de trabajo. Perfiles o roles de usuario. Funcionamiento del sistema. Funcionalidades del sistema. Anexos. Incidencias más frecuentes. Mensajes de error. Descripción de ventanas Introducción. En esta breve introducción, se presenta el objetivo del sistema y el ámbito o funciones de negocio que se realizan bajo el sistema

193 Objeto de la aplicación. El objetivo principal del sistema será enseñar al usuario todo lo relacionado con la energía geotérmica Ámbito de la aplicación. La aplicación se desarrollará en un entorno web. Se podrá acceder a ella mediante la dirección web Al tratarse de un sistema intuitivo y fácil de usar, no se requerirá ninguna formación previa Descripción general del sistema. La descripción general del sistema presenta una exposición general del sistema, estableciendo el entorno de trabajo donde se ejecuta o accede a la aplicación, describiéndose los elementos hardware y software más relevantes. Asimismo, se exponen los perfiles de usuarios, asignándole a cada uno las operaciones que pueden realizar bajo el sistema. En este apartado también se muestra el funcionamiento general del sistema, haciendo un recorrido de las funciones de negocio en base al menú general de la aplicación Entorno de trabajo. El usuario necesitará tener una conexión a Internet para poder acceder a la plataforma. Esta plataforma estará alojada en un dominio de acceso público ( La conexión mínima requerida, para un correcto funcionamiento, será de un 1 Mb. Además, los requisitos necesarios para poder acceder de manera rápida y eficaz a la plataforma, serán: Elementos hardware CPU: Intel Pentium II a 500 MHz o superior

194 RAM: superior a 128 MB. Elementos software Sistema Operativo: Windows: Vista, XP, Server 2003, 2000, ME y 98. Macintosh: Mac OS X versión 10.4.x o superior. Linux: Red Hat 3 y Novell SUSE Navegador: Microsoft Internet Explorer 6 y 7. Firefox 1.x o superior. Opera Safari 3.x o superior. Será necesario también, tener instalado el plugin de Adobe Flash Player en la versión Perfiles o roles de usuario. Existen tres perfiles de usuario. Éstos tendrán un acceso más o menos restringido dependiendo del rol que desempeñen: Usuarios registrados: El perfil de usuario pertenece a aquel usuario que se ha inscrito en la página web previamente. Tiene acceso a la página de usuarios, que permite visitar el curso virtual (consultar teoría, resúmenes y realizar exámenes), ver el seguimiento de su evaluación y modificar los datos personales almacenados en la base de datos. Invitado: Es aquel usuario que no desea darse de alta en el portal y, por tanto, tendrá acceso limitado a la plataforma, pudiendo visualizar únicamente los resúmenes de los distintos apartados. Administrador: es el encargado de la gestión de los usuarios y el contenido del portal. Tendrá acceso a la base de datos, al portal online y a todos los archivos del sistema

195 Funcionamiento del sistema. Un usuario dado de alta en el sistema, tiene acceso a todo el portal empezando por la página de inicio de la plataforma. Aquí deberá introducir su usuario y contraseña para poder acceder a su página personal. A partir de aquí, el usuario conectado, podrá acceder al curso virtual, ver su evaluación o modificar algún dato personal. Dentro del curso virtual, podrá consultar la teoría y resúmenes y realizar exámenes tipo test

196 El usuario invitado, al no estar dado de alta en el portal, simplemente tendrá acceso a los resúmenes del curso virtual. De todos modos, tendrá también la opción de registrarse en el sistema si así lo desea

197 El administrador, como ya se ha comentado previamente, tendrá acceso, previa autenticación, a la página del administrador, que le permitirá la gestión de usuarios y contenido. Dentro de la gestión a usuarios, podrá ver todos los usuarios registrados en el sistema y además podrá ver su evaluación. Dentro de la gestión de contenido, podrá gestionar la base de datos y contenido del sistema mediante la aplicación phpmyadmin, alojada en el servidor web

198 Funcionalidades del sistema. En este apartado se describen las distintas funciones de negocio que pueden realizarse dentro de la aplicación, describiendo el alcance de la funcionalidad de cada una, los perfiles necesarios para realizarlas y la operativa o procedimiento de actuación Función de negocio 1: Darse de alta. Descripción: Esta página permitirá a un usuario no inscrito, registrarse en el sistema. El sistema, automáticamente, almacenará los datos del usuario en la base de datos, y enviará un al usuario indicando su clave y contraseña. Con estos datos, el usuario, ya podrá acceder ilimitadamente a su zona personal. Perfiles autorizados: Cualquier perfil puede tener acceso a la página de alta, aunque lógicamente, sólo los usuarios invitados serán los que deban completar el registro. Operativa de la función: El usuario simplemente tendrá que acceder a la página de alta mediante el link de la página de inicio. Después deberá rellenar correctamente los datos solicitados. Una vez realizado el proceso, ya podrá acceder como usuario registrado desde la página principal Función de negocio 2: Seguimiento de evaluación. Descripción: Se podrá acceder a la base de datos exámenes, que contiene todas las notas obtenidas por los usuarios registrados en el curso virtual. Todas las notas llevan asociado un tema concreto

199 Perfiles autorizados: Los usuarios inscritos podrán acceder a todas las notas obtenidos por ellos mismos. El administrador, en cambio, podrá visualizar las notas de todos los alumnos inscritos. Operativa de la función: En caso de ser un usuario, éste deberá entrar en su zona personal y pulsar la función de ver evaluación. En caso de ser el administrador, éste deberá entrar en la página del administrador. Aquí se le mostrarán todos los alumnos registrados en el curso. A continuación, deberá elegir el alumno del que quiere ver su evaluación Función de negocio 3: Modificar datos. Descripción: Los usuarios inscritos podrán modificar algunos datos personales almacenados en la base de datos (teléfono, , clave y contraseña). Una vez modificados los datos, se enviará un al usuario indicándole los cambios realizados. Perfiles autorizados: Sólo se podrán modificar los datos de usuarios registrados. Operativa de la función: El usuario simplemente tendrá que acceder a su zona personal y seleccionar la opción de modificar datos. A continuación podrá modificar los datos correspondientes Función de negocio 4: Consultar teoría. Descripción: Una vez seleccionado el tema, se mostrará toda la teoría relacionada. Perfiles autorizados: Usuarios inscritos en el sistema

200 Operativa de la función: El usuario tendrá que acceder a su zona personal. Desde allí, podrá acceder al curso virtual, donde se halla la teoría correspondiente Función de negocio 5: Realizar exámenes. Descripción: Una vez seleccionado el tema, se mostrará el examen relacionado. Este examen será tipo test y al acabar, almacenará la nota obtenida por el alumno en la base de datos, para su posterior seguimiento. Perfiles autorizados: Usuarios inscritos en el sistema. Operativa de la función: El usuario tendrá que acceder a su zona personal. Desde allí, podrá acceder al curso virtual, donde se hallan los exámenes correspondientes. Deberá realizarlos y pulsar el botón para calcular y almacenar la nota obtenida Función de negocio 6: Consultar resúmenes. Descripción: Una vez seleccionado el tema, se mostrará el resumen correspondiente. Perfiles autorizados: Usuarios inscritos en el sistema. Operativa de la función: El usuario tendrá que acceder a su zona personal. Desde allí, podrá acceder al curso virtual, donde se hallan los resúmenes correspondientes Anexos. Se incluyen una serie de anexos para ayudar al usuario en la comprensión y manejo de la plataforma. Se expondrán las incidencias más

201 frecuentes para describir el modo de resolverlas. También se mostrarán los posibles mensajes de error que pueden aparecer Incidencias más frecuentes. Que un usuario no pueda acceder a su zona personal por un olvido de usuario y contraseña. Que un usuario no pueda acceder a su zona personal por un fallo de la base de datos. Que un usuario no sea capaz de inscribirse en la plataforma debido a un fallo en la base de datos. Que un usuario no pueda modificar sus datos debido a un fallo en la base de datos. Que un usuario no pueda consultar sus notas debido a un fallo en la base de datos Mensajes de error. A lo largo del sistema, para controlar el adecuado funcionamiento de éste, se han desarrollado mensajes de error, para evitar que un usuario realice una acción incorrecta. Estos mensajes son: Cuando un usuario quiere entrar en su zona personal, debe autenticarse previamente. En caso de que introduzca erróneamente algún campo de la clave y contraseña, las alertas que aparecerán serán las siguiente:

202 Cuando un usuario se está dando de alta en el sistema, debe rellenar todos los datos solicitados. En caso contrario, aparecerá la siguiente alerta: Cuando un usuario está modificando sus datos personales, no debe dejar ninguno de ellos en blanco. En caso contrario, aparecerá la siguiente alerta:

203 8.4. Manual de explotación. La guía o manual de explotación estará dirigida a las personas que manejarán día a día el sistema, debiendo establecerse la planificación de tareas tanto programadas como aperiódicas, los soportes de entrada y salida que se manipularán, etc. El índice de contenidos del manual de explotación consta por tanto de los siguientes apartados: Información general de la aplicación. Descripción general de la aplicación. Arquitectura de la aplicación. Información sobre la gestión de entradas y salidas. Ubicación de las entradas. Destino de las salidas. Información sobre el control de operaciones. Estructura de los directorios de trabajo. Control de las operaciones. Información sobre la seguridad. Procedimientos y procesos de recuperación. Procedimientos y procesos de backup Información general de la aplicación. La aplicación que se ha desarrollado es una plataforma e-learning que contiene un estudio sobre la energía geotérmica. El curso virtual ha sido creado con Flash CS3, lo que permite que todo el contenido sea dinámico e interactivo. Asimismo, se han utilizado otros lenguajes como HTML para el contenido web,

204 XML para almacenar variables y enlazar a otros documentos Flash, ActionScript 2.0 para dotar de dinamismo a los elementos Flash y PHP para acceder a la base de datos. La distribución de las distintas herramientas empleadas en el curso virtual se muestra a continuación: Como se puede observar en la figura anterior, para poder ver el contenido de una página.swf en Internet, es necesario crear un archivo HTML que importe el archivo Flash correspondiente. Del mismo modo, para ver el contenido del libro Flash, debe importar un archivo XML que contiene las páginas del libro. Para el acceso a base de datos, desde HTML, se accede a un archivo PHP con las sentencias preparadas previamente

205 Información sobre la gestión de entradas y salidas. Los datos de usuario se encuentran almacenados en una base de datos en el servidor geotermica.dudy.es. Las salidas de esta aplicación serán el resultado de todas las consultas a que hagan los usuarios. Todas ellas saldrán por pantalla sobre la misma aplicación Información sobre el control de operaciones. En este apartado se establecen los procesos a operar. Se determina la estructura de los directorios de la aplicación y las distintas opciones de navegación, es decir, los distintos accesos que tiene el administrador. Estructura de los directorios de trabajo. Plataforma: Curso virtual: Base de datos: db88.1and1.es. Copia de seguridad: c:\backup\pfc Control de las operaciones. El administrador tiene acceso a todo el sistema. Es el encargado de añadir, modificar o eliminar contenido y de gestionar la base de datos. También es el responsable del mantenimiento del portal

206 El usuario podrá inscribirse en la plataforma, acceder al curso virtual, consultar teoría y resúmenes, realizar exámenes, modificar sus datos personales y seguir su evaluación Información sobre la seguridad. En caso de fallo en el sistema (cosa poco probable por tratarse de un servidor externo propiedad de una compañía de host), se ha realizado una copia de seguridad de toda la aplicación. Esta copia de seguridad se almacenará en el disco duro local del administrador

207 Capítulo 9 Pruebas del sistema

208 CAPÍTULO 9. Pruebas del sistema. Una vez desarrollados y probados cada uno de los programas y componentes que forman el software, deberán realizarse una serie de pruebas para conseguir integrar todo el sistema. El objetivo global de esta fase es someter al sistema desarrollado y a sus componentes, a una serie de verificaciones encaminadas a garantizar un nivel de fiabilidad aceptable. Esta fase es crítica y debe por tanto ser planificada, diseñada y realizada con rigor. Si los resultados de las pruebas son satisfactorios, se procederá a la aceptación de las mismas y a la implantación del sistema, pero en caso contrario habrá que subsanar las anomalías encontradas, y esto querrá decir volver al diseño o codificación realizada. Para efectuar esta fase, se ejecutará el ciclo de pruebas que sean necesarias. Este ciclo recogerá las distintas pruebas a las que podrá someterse el software, desde las pruebas de encadenamiento entre programas, hasta las pruebas de estrés para diagnosticar el rendimiento del sistema ante condiciones extremas de operación y concurrencia de usuarios Entorno de pruebas y certificación. En el plan de pruebas se establecerá la necesidad o no de un entorno apropiado donde ejecutar las pruebas del software. Este entorno deberá tener una arquitectura hardware y software similar al entorno final de producción donde se explotará la aplicación. En este caso será en los ordenadores personales de cada uno de los usuarios del sistema. El entorno de pruebas se ha realizado sobre una arquitectura con las siguientes características: Elementos hardware CPU: AMD Athlon 64 a 2,01 GHz

209 RAM: 1GB. Elementos software Sistema Operativo: Microsoft Windows XP Profesional SP3 Navegador: Mozilla Firefox versión Otros Adobe Flash CS3. Adobe Flash Player Tipos de pruebas. En esta etapa se realizará el bloque de pruebas más completo, con el objetivo de comprobar la funcionalidad y rendimiento exigido en los requisitos. Los diversos tipos de pruebas que suelen realizarse en esta etapa son: Pruebas de encadenamiento: verificarán las llamadas entre componentes. Se deberá comprobar todas las posibles funciones de navegación de ventanas web. Todas ellas deberán visualizarse correctamente, y los datos que se pasen entre ellas como argumentos deberán mantener coherencia de una ventana a otra. Se ha comprobado la navegación de la plataforma en distintos navegadores, siguiendo todos los enlaces y probando todas las opciones posibles. Las pruebas han dado un resultado correcto. Pruebas de integración: verificarán la funcionalidad de todo el sistema integrado, y el rendimiento de los recursos utilizados. Aquí se comprobará sobre todo el rendimiento de los accesos pesados a bases de datos, generación de listados y visualización de gráficos. Se

210 establecerá que el tiempo de respuesta máximo que un usuario podrá esperar para ver una ventana completa deberá ser inferior a 2 segundos. Se ha comprobado que al acceder a información almacenada en la base de datos (listado de usuarios, por ejemplo) el tiempo es aproximadamente de 1 segundo. Así pues, la prueba ha resultado satisfactoria. Pruebas de explotabilidad: verificarán la correcta operación del sistema. Estas pruebas van encaminadas a determinar la facilidad que ofrece el sistema para su explotación u operación. Se deberá comprobar cómo la aplicación responde ante las peticiones de los usuarios, ante un alta o modificación de datos y ante la gestión de contenido y usuarios por parte del administrador. Pruebas de seguridad: verificarán los aspectos de seguridad exigidos en los requisitos del sistema. Los aspectos más importantes de seguridad a revisar serán la coherencia de límites de acceso para cada perfil de usuario, es decir, que ningún usuario tenga en ningún momento posibilidad de navegar más allá de sus límites establecidos. Por ello se deberán controlar y mantener las claves para saber de qué usuario se trata en todo momento. Otra norma de seguridad es la privacidad de los datos. Pruebas de sobrecarga: verificarán el correcto comportamiento del sistema ante los estados de estrés en los que puede verse envuelto. Para este tipo de prueba se deberá buscar a diez voluntarios más para realizar la siguiente prueba durante diez minutos. Todo el grupo de pruebas deberá utilizar la aplicación realizando peticiones web continuamente. Para garantizar que se estará solicitando información al servidor los usuarios desactivarán el historial y la caché de su explorador para que cada vez se soliciten páginas nuevas, éstas no se guarden en memoria del cliente. Además, se analizará la carga de trabajo en el

211 servidor con un software específico de análisis de rendimiento de aplicaciones web. Se analizarán los resultados y se comprobará si cumplen los requisitos mínimos de tiempos de respuesta. Respecto al curso virtual, se verá el rendimiento de la aplicación a través de la herramienta que Flash CS3 ofrece. La siguiente figura muestra un informe del estado del curso virtual. El recuadro de la izquierda muestra información sobre la página, sus configuraciones y estado. En movie se indican las dimensiones (Dim), velocidad de fotograma (Fr rate), tamaño en KB y bytes (Size), duración (Duration) y precarga (Preload) en número de fotogramas y segundos. En el recuadro de la derecha se puede ver la información de varios modos de representación. La línea roja horizontal determina el nivel máximo de bytes que permitirá una descarga fluida. Todos los fotogramas que se encuentren por debajo de este nivel, se descargarán sin problemas. Pruebas de recuperación: verificarán la capacidad del sistema para recuperar la información o incidencias anómalas. Habrá que verificar el