Practicas Informatica EPSAvila 2021_22.pdf
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El documento detalla una práctica de hardware para alumnos de ingeniería civil, enfocándose en la evolución histórica de los equipos informáticos, sus componentes básicos y la compatibilidad entre ellos. Incluye metodologías para actualizar dispositivos disponibles en el mercado y propone un uso específico para un equipo informático, lo que requiere un análisis detallado de las necesidades de hardware y un presupuesto de adquisición. La práctica se dividirá en dos partes, una de investigación y otra de propuesta, con entregas en formato .odt y PDF en la plataforma correspondiente.
![Informática
1. Introducción.
A lo largo de la asignatura se han explorado las posibilidades de una Hoja de Cálculo, en concreto, Calc, de
la suite LibreOffice.
Una de las aplicaciones exploradas es la posibilidad de formatear datos de diversas fuentes para su gestión
posterior en un software de Gestión de Bases de Datos, en concreto, Base, también de la suite Libreoffice. Hay que
tener en cuenta que en una Hoja de Cálculo, las operaciones sobre los datos se realizan sobre celdas, mientras que
la gestión de los datos en un software de Gestión de BBDD, las operaciones se realizan sobre registros (tuplas, en la
terminología del Modelo Relacional, equivalentes a las filas de la Hoja de Cálculo). En el desarrollo de la práctica
se explicaron las condiciones (mínimas) a cumplir para que un conjunto de datos, formateados en filas y columnas,
pudiesen ser gestionados adecuadamente en Base (o cualquier otro software equivalente).
Sin embargo, las posibilidades de análisis de datos con una Hoja de Cálculo son enormes, siendo el objetivo
de esta práctica que el alumno explore y profundice en dichas posibilidades y, además, realice un análisis
conjuntamente con otro grupo de programas de alto interés en ingeniería: el software de Cálculo Computacional.
Esta simbiosis, software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional, es muy frecuente en el ámbito de la
ingeniería y ofrece unas posibilidades de cálculo que deben conocerse: el objetivo es manejar y entender la
portabilidad y compatibilidad entre datos de ambos tipos de software.
Como ejemplo de este último tipo de software se utilizará Scilab, un software con también muchas opciones
y herramientas para el análisis de datos. En este caso, se utilizará Scilab como medio para resolver una ecuación
matricial con una característica también muy usual en el campo de la ingeniería: una ecuación matricial
sobredimensionada.
1.1. Resolución de ecuaciones matriciales.
Para resolver una ecuación matricial, se ha de cumplir (entre otras cosas) que el número de ecuaciones ha de
ser, al menos, igual al número de incógnitas, es decir, el número de filas de la matriz de coeficientes (A) debe ser
igual al número de incógnitas de la matriz de incógnitas (X), al igual que la matriz de términos independientes (L).
En este caso, sólo existe una solución. A continuación se muestra la estructura de la ecuación matricial, para el caso
de dos incógnitas:
A · X = L ⇒
[a11 a12
a21 a22
]·
[x1
x2
]=
[l1
l2
] ⇒ X = A
−1
· L
Sin embargo, en ingeniería es habitual que tengamos más ecuaciones que incógnitas (de hecho, es lo
aconsejable para detectar posibles errores en las observaciones), de forma que se produce una redundancia que
asegura unos resultados contrastables. Dicho de otra forma, lo habitual en ingeniería es que realicemos más
observaciones de las necesarias para determinar los valores buscados. La estructura de la ecuación matricial
sobredimensionada, para el caso de dos incógnitas, es la que se muestra a continuación:
A · X = L ⇒
[
a11 a12
a21 a22
... ...
an 1 an 2
]·
[x1
x2
]=
[
l1
l2
...
ln
]
Como podemos observar, en este caso la matriz de coeficientes (A) está sobredimensionada con respecto a
las incógnitas (X), formando un total de n ecuaciones con dos incógnitas (n>nº de incógnitas). La matriz de
términos independientes (L) también estará sobredimensionada, con un total de n términos independientes.
Para resolver esta situación, se utiliza la técnica de Mínimos Cuadrados (MMCC), técnica de análisis
numérico enmarcada dentro de la optimización matemática, en la que, dados un conjunto de pares ordenados y una
familia de funciones, se intenta encontrar la función continua, dentro de dicha familia, que mejor se aproxime a los
datos (un "mejor ajuste"), de acuerdo con el criterio de “mínimo error cuadrático”, es decir, se intenta minimizar la
Práctica 4 3](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-102-320.jpg)
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punto origen de la serie.
• Ese punto origen puede trasladarse a lo largo de la serie, codificándose con valor cero. Esa traslación no
influye sobre la definición de la curva como tal, si no sólo sobre el inicio de la referencia de los datos.
• Para el trabajo en la asignatura, supondremos que el inicio de la serie corresponde al año 1996, con valor 1.
En base a estas premisas podremos formar las matrices de cálculo de forma inmediata con ayuda de Calc, tal
y como se muestra en la imagen siguiente.
Figura 4. Hoja con los datos para formar las matrices de cálculo par el grupo de estudio (en este caso, el municipio de Ávila),
para un polinomio de grado 7. Las primeras 8 columnas contienen los datos de la matriz de coeficientes, y la última columna
(“Población”) los datos de la matriz de términos independientes, siguiendo las premisas establecidas. Los valores de las
columnas A a G son el resultado de la aplicación de la fórmula correspondiente al planteamiento del ejercicio, que deben
ser codificadas en Calc, para la obtención rápida de los valores buscados.
Como se puede observar, la matriz de coeficientes tendrá dimensiones [22,8], y la de términos
independientes [22,1]. La matriz de incógnitas será de dimensiones [8,1].
Por último, será necesario obtener los datos para calcular los valores de los coeficientes del polinomio
que mejor se ajuste visualmente a los datos de población del grupo y los coeficientes de los polinomios de
grado superior e inferior (para el ejemplo, calcularíamos los valores para el polinomio de grado 8 y 6). en
definitiva, se formarán tres conjuntos de ecuaciones matriciales por grupo.
Práctica 4 10](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-109-320.jpg)
![Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional.
La función representativa ajustada visualmente de la evolución de los fallecimientos
para cada grupo de estudio, queda definida con el sistema matricial sobredimensionado
descrito, donde la matriz de coeficientes A para los diferentes grupos tendrá
dimensiones [24,n], la de términos independientes [24,1] y la de incógnitas [n,1], siendo
“n” el grado del polinomio correspondiente.
Y para valorar este primer ajuste visual polinómico, se realizarán a mayores dos
sistemas matriciales más, formados a partir de las funciones polinómicas de grado
superior e inferior, contando con un total de tres sistemas matriciales por grupo.
4.- CÁLCULO DE LOS SISTEMAS MATRICIALES CON SCILAB.
4.1.- EXPORTACIÓN DE LOS SISTEMAS MATRICIALES DESDE CALC.
Una vez definidos los tres sistemas matriciales, cada uno en una hoja de Calc de
Libreoffice diferente, para cada uno de los 6 grupos de estudio de la provincia de
Palencia, se exporta cada hoja mediante la opción de “Guardar como”, a un archivo de
texto, de tipo “.csv”, guardándolos en el directorio de trabajo por defecto del software de
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Fig. 16. Matriz de cálculo para un polinomio de grado 8.
Fuente: elaboración propia.](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-127-320.jpg)
![Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java.
Puesto que cada línea es una cadena de texto, su variable queda definida mediante
“String strLinea;” visualizándola por pantalla a través de la instrucción
“System.out.println(strLinea);”
3.2.- OBTENCIÓN DE DATOS DE COMPOSICIÓN DE CADA LÍNEA LEÍDA.
Los diferentes datos que componen cada línea quedan declarados mediante el array
“String strDatos[]”, y se hallarán dividiendo cada línea con el método “split” definiendo
un separador entre ellos que para este caso será “;”.
String strDatos[] = strLinea.split(";");
* array: conjunto de datos asociados con igual nombre, que combina ciertos elementos o
variables, identificados dentro de [ ].
El método “length” comentado después de “//” devolvería el número de argumentos
esperados por el “String strDatos”.
A partir de este punto se declarará una variable tipo String para almacenar las
nuevas líneas que se crearán en el fichero denominada “String strNuevaLínea”
asignándola valor “null”.
3.3.- CÁLCULO DE LOS RATIOS PEDIDOS POR CADA LÍNEA.
Primeramente se declararán las variables necesarias tipo “Double” para el cálculo de
los ratios solicitados descritos en el apdo. 2.2., iniciándolas desde un valor = 0.
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Fig. 6. Tercera parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java.
Fuente: elaboración propia.
Fig. 5. Visualización por pantalla hasta la fila 51 del código.
Fuente: elaboración propia.](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-153-320.jpg)
![Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java.
Posteriormente, utilizando un contador con el bucle “for”, con un incremento unitario
(“i++”) desde el primer elemento (“i=0”) hasta el último (“i<strDatos.length”) de cada
línea, se irán calculando los ratios solicitados en función de su posición dentro de ella:
“for(int i=0; i<strDatos.length; i++) {“
La visualización por pantalla de los datos que componen cada línea se realiza con la
siguiente instrucción, donde “i” representa la posición del dato dentro de cada línea:
“System.out.println(strDatos[i]);”
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Fig. 7. Cuarta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java.
Fuente: elaboración propia.
Fig. 8. Visualización por pantalla hasta la fila 78 del código.
Fuente: elaboración propia.](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-154-320.jpg)
![Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java.
Antes de realizar los cálculos, se deberán transformar los datos iniciales tipo “String”
a “Double” mediante el siguiente método que devuelve un valor doble representado por
el argumento de String:
“variable i = Double.paseDouble(strDatos[i]);”
Los dos primeros valores de cada línea no hará falta transformarlos, pues tienen una
connotación de texto tipo string (CódigoINE y Nombre).
Dentro del bucle “for” citado anteriormente, que ejecutará el bloque de código
mientras la condición de terminación se cumpla (“i<strDatos.length”), se añadirá una
estructura condicional múltiple “if–else if” que permitirá elegir el bloque de código a
ejecutar en función del valor de la variable de control “i” en cada línea.
Así, los diferentes grupos de población, se calculan con la condición “if” de que el
último valor la variable de control “i”, sea igual “==” al valor de la misma, al final del
intervalo correspondiente definido con “else if”.
El Cálculo del índice de Friz se realizará dentro del bucle “for” pero en otra estructura
condicional “if” para evitar solapes en los intervalos de la variable de control “i”.
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Fig. 9. Quinta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java.
Fuente: elaboración propia.](https://image.slidesharecdn.com/practicasinformaticaepsavila202122-220802154619-bf25f818/85/Practicas-Informatica-EPSAvila-2021_22-pdf-155-320.jpg)
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- 1. PRÁCTICAS DE INFORMÁTICA GRADO INGENIERÍA CIVIL 1er CURSO ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR ÁVILA 2021-2022
- 3. Práctica 1: Hardware Como se ha comentado, desde la aparición en los años 40 de los primeros equipos informáticos (basados en dispositivos electromecánicos), éstos han evolucionado de forma exponencial, permitiendo su utilización en cada vez más ámbitos de la sociedad. Se trata, por tanto, de elementos que cambian muy deprisa, apareciendo nuevos equipamientos (conexiones, periféricos,…) que dejan obsoletos en poco tiempo (está aceptado que la potencia de los equipos informáticos se duplica cada dos años) los dispositivos disponibles en un determinado momento. El objetivo de esta práctica es familiarizar al alumno con los componentes básicos de hardware de un ordenador y el análisis de la compatibilidad entre los mismos, así como desarrollar habilidades para contrastar y actualizar los dispositivos disponibles, con el fin de poder afrontar, en su momento, la planificación de la adquisición de equipos. Para ello, la práctica se divide en dos partes: • En la primera parte se deben desarrollar y aplicar metodologías para actualizar la disponibilidad de dispositivos existente en el mercado. Para el desarrollo de esta parte, aparte del desarrollo de contenidos realizado en clase, se proporciona un fichero con documentación (obsoleta, en algunos casos), que servirá como guía y como base para completar, actualizar, modificar… el mismo. En concreto, el apartado 3.2, “Definición del Sistema Binario”, se habrá de ampliar incorporando los conceptos de representación de la magnitud con signo y complemento a 2. • La segunda parte de la práctica consiste en la propuesta de un uso para un equipo informático, para el cual se deberá analizar de forma detallada las necesidades de hardware adecuadas para dicho uso (compatibilidad entre potencia y uso). El alumno deberá detallar dichos componentes, analizando las compatibilidades correspondientes, y realizar una propuesta de adquisición, detallando el presupuesto correspondiente. Además, se deberá realizar una propuesta de gestión del disco de arranque, especificando particiones, sistema de archivos y sistema operativo previsto para su uso. Se deberá evaluar la necesidad o no de otras unidades de almacenamiento, detallando su tamaño y su gestión. El formato de entrega de la Memoria de la práctica será en el correspondiente al módulo Writer del software Libreoffice (“.odt”) y en PDF. Ambos documentos se deberán subir a la plataforma Studium de la USAL en las fechas que se indicarán en dicho entorno. No se admitirán trabajos fuera de la fecha máxima indicada en la Plataforma. Esta práctica computará un máximo de 0,75 puntos en la Evaluación Continua.
- 4. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware ÍNDICE. 1.- EVOLUCIÓN HISTÓRICA..........................................................................4 2.- CONCEPTOS BÁSICOS............................................................................5 3.- REPRESENTACIÓN CODIFICADA DE LA INFORMACIÓN.....................6 4.- SISTEMAS DE NUMERACIÓN USUALES EN INFORMÁTICA................7 4.1.- REPRESENTACIÓN POSICIONAL DE LOS NÚMEROS............................8 4.1.1.- SISTEMA DECIMAL..........................................................................................8 4.1.2.- SISTEMA BINARIO...........................................................................................8 4.1.2.1.- Representación de la magnitud con signo y complemento a 2..........9 4.1.3.- TRANSFORMACIÓN DE DECIMAL A BINARIO...........................................13 5.- HARDWARE Y PERIFÉRICOS DE UN ORDENADOR...........................14 5.1.- COMPONENTES PRINCIPALES................................................................14 5.1.1.- PLACA BASE (MOTHERBOARD).................................................................14 5.1.2.- MICROPROCESADOR...................................................................................16 5.1.3.- MEMORIA........................................................................................................17 5.1.3.1.- Volátiles....................................................................................................17 5.1.3.2.- No Volátiles..............................................................................................19 5.1.4.- TARJETA GRÁFICA........................................................................................19 5.1.5.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN (PSU)..............................................................21 5.1.6.- ALMACENAMIENTO INTERNO.....................................................................22 5.1.7.- CHASIS............................................................................................................24 5.2.- PERIFÉRICOS PRINCIPALES....................................................................25 5.2.1.- CONEXIONES.................................................................................................25 5.2.2.- DE ENTRADA..................................................................................................27 5.2.2.1.- Ratón........................................................................................................27 5.2.2.2.- Teclado.....................................................................................................28 1
- 5. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 5.2.3.- DE SALIDA......................................................................................................29 5.2.3.1.- Pantalla....................................................................................................29 5.2.4.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO EXTRAIBLES.....................................31 6.- PROPUESTA DE UN USO PARA UN EQUIPO INFORMÁTICO.............32 6.1.- NECESIDADES DE LOS COMPONENTES PARA DICHO USO...............32 6.1.1.- PROCESADOR................................................................................................32 6.1.2.- PLACA BASE..................................................................................................33 6.1.3.- MEMORIA RAM...............................................................................................34 6.1.4.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO INTERNO...........................................34 6.1.5.- TARJETA GRÁFICA........................................................................................35 6.1.6.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN........................................................................35 6.1.7.- CHASIS O CAJA.............................................................................................35 6.1.8.- MONITOR........................................................................................................36 6.1.9.- RATÓN Y TECLADO.......................................................................................37 6.2.- PROPUESTA Y PRESUPUESTO DE ADQUISICIÓN.................................37 6.2.1.- PRESUPUESTO..............................................................................................40 6.3.- PROPUESTA DE GESTIÓN DE DISCO DE ARRANQUE..........................41 7.- BIBLIOGRAFÍA........................................................................................43 2
- 6. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Números binarios del 0 al 7..................................................................................9 Tabla 2: Tabla de operaciones aritméticas........................................................................9 Tabla 3: Ureña López, L.A. 1999.........................................................................................9 Tabla 4. Representación de signo y magnitud del 7 al -7................................................9 Tabla 5. Cálculos para complemento a 2.........................................................................12 Tabla 6. Resumen de particiones del disco duro SSD...................................................44 ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 1: Proceso de datos con computador........................................................................7 Fig. 2. Placa base ASUS....................................................................................................16 Fig. 3. Procesador Intel.....................................................................................................17 Fig. 4. Memoria RAM..........................................................................................................19 Fig. 5. Tarjeta gráfica Quadro...........................................................................................21 Fig. 6. Fuente de alimentación..........................................................................................22 Fig. 7. HDD, conexión PATA (anterior), SATA (actual)....................................................24 Fig. 8. Tipos de discos SSD y conexiones......................................................................24 Fig. 9. Puerto serie.............................................................................................................27 Fig. 10. Puerto paralelo.....................................................................................................27 Fig. 11. Puertos USB 3.0....................................................................................................27 Fig. 12. Evolución del teclado...........................................................................................28 Fig. 13. Tipos de ratones...................................................................................................29 Fig. 14. Partes del teclado.................................................................................................30 Fig.15. Placa base ASUS HERO X....................................................................................40 Fig.16. Fuente de alimentación 650W..............................................................................40 Fig.17. Tarteja Gráfica NVIDIA Quadro P2000 GDDR5...................................................41 Fig.18. Media Torre ATX. Cool Master III..........................................................................42 3
- 7. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware PARTE PRIMERA. 1.- EVOLUCIÓN HISTÓRICA. Para el desarrollo de esta parte, una breve introducción de la evolución histórica nos hará comprender la disponibilidad que ha sufrido los dispositivos existentes en el mercado a través del tiempo. Se habla de diferentes generaciones de computación para referirse a las diversas etapas en su evolución, algunas de ellas no tan claras y discutidas por diferentes autores. La primera generación de computadoras se crearon cuando se pasó de utilizar cálculos de forma manual a realizarlos de forma digital o automática... - Primera generación (1945-1956): eran grandes máquinas de computación y construidas con electrónica basada en sistemas de válvulas de vacío o bulbos electrónicos, que desplazaron los componentes electromagnéticos o relés, con el denominado lenguaje de máquina. - Segunda generación (1957-1963): se desarrolla la electrónica basada en transistores sustituyendo a las válvulas de vacío, reduciendo el tamaño de las máquinas naciendo los minicomputadores, algunos programados a través de cintas perforadas y otros mediante cableados en tablero, utilizando lenguajes llamados de alto nivel. Entre las computadoras de estos años destacan la IBM 1401, la PDP-1, la IBM Strench o la serie IBM-360. - Tercera generación (1964-1971): con la electrónica basada en circuitos integrados en pastillas de silicio, englobando transistores y otros elementos, reduciéndose aún más el tamaño. Los ordenadores se vuelven más comerciales y accesibles, destacando la serie IBM 360 que es la primera en integra estos circuitos y el PDP-8. - Cuarta generación (1971-1980): se sustituyen los procesadores convencionales por microprocesadores, reduciéndose las partes del ordenador y aumentando su potencia, apareciendo los primeros ordenadores personales a la venta con un diseño 4
- 8. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware de interfaz gráfica. El Altair 8080 es el más conocido con un microprocesador Intel 8080 de 16 bits. - Quinta generación (1981-2000): ésta etapa, no claramente definida por algunos autores, se trató de implementar la inteligencia artificial y en estas dos décadas se logró desarrollar el ordenador portátil. Los ordenadores sufren un gran avance en velocidad y memoria, pudiéndose personalizar cada uno de ellos. Se multiplica la aparición de software apareciendo el primer Windows 95 y los dispositivos de almacenamiento como la unidad de disquete. - Sexta generación (2000-hoy): no existe una característica clara que la defina, destacando la mayor conectividad de redes inalámbrica, el auge de internet, evolución de aparatos inteligentes y gran desarrollo en inteligencia artificial. La transformación digital futura está comenzando, los circuitos de silicio serán sustituidos seguramente por tecnologías como el grafeno y los procesadores cuánticos que trabajarán con 4 bits. Se automatizarán la mayor parte de los análisis de datos y desarrollo de programas, implementándose cada vez más el internet de las cosas y apareciendo nuevas tecnologías y espacios inteligentes que varíen la forma de interactuar con el mundo. 2.- CONCEPTOS BÁSICOS. Informática: siendo el origen del vocablo la fusión de dos términos INFORmación y autoMÁTICA, es aquella ciencia que se encarga de estudiar el tratamiento de la información en formato digital, siendo necesario la utilización e interrelación de, varios equipos denominados hardware, y diversos programas denominados softwares. Según el Diccionario de la Lengua Española1 , informática “(del fr. informatique.) f. Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores.” Datos: es la materia prima formada por un conjunto de símbolos que adquiere su verdadero significado aportando una información, los datos adquirirán un significado a 1 Real Academia. Diccionario de la Lengua Española. Vigésimo segunda edición. Ed. Espasa. Madrid 2001. 5
- 9. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware través de la interpretación del ser humano, conocido como proceso de datos o informático. Los datos se pueden obtener directamente desde el ordenador o aportarlos en forma de letras y números. En otros procesos los datos se encuentran almacenados directamente en archivos o ficheros. Resumiendo, el sistema informático cuenta con 3 etapas: entrada (datos u órdenes que el usuario indica al ordenador), proceso (interpretación de los datos de entrada) y salida (trasmisión de datos procesados). Ordenador o computadora: lo forma la máquina con el conjunto de sus elementos físicos, capaz de ejecutar una serie de comandos para procesar los datos de entrada, transformándolos en información y enviándolos a las unidades de salida, siendo capaz de realizar operaciones lógicas y aritméticas con velocidad y precisión. Todo este proceso sin intervención de personas, sólo bajo el control de un programa de instrucciones previamente instalado. Programa: serán las órdenes o instrucciones dadas al ordenador para realizar un proceso determinado, éstas indican al ordenador las diferentes tareas del proceso. 3.- REPRESENTACIÓN CODIFICADA DE LA INFORMACIÓN. La información se representa de forma codificada en el ordenador, es decir, se transforman los elementos de un conjunto mediante los de otro, correspondiendo a cada uno de los primeros uno de los segundos. En el interior de un ordenador la información se representará según un código que utiliza dos valores (el código binario) representados como 0 (apagado, no pasa corriente, 6 Fig. 1: Proceso de datos con computador. Fuente: Minguet, J.M.,2009.
- 10. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware sin voltaje) y 1 (encendido, pasa corriente, voltaje). Toda la información será transformada automáticamente para ser comprendida por el usuario. Esta información se cuantifica con unidades mínimas de información, llamadas bits. El bit (binary digit) representa la información resultante de dos posibilidades de un determinado proceso, y puesto que es una unidad de información demasiado elemental, se utilizará el byte, que es el número de bits necesarios para almacenar un carácter (generalmente 8 bits), así: - 1 kilobyte (1KB) = 210 bytes = 1.024 bytes. - 1 Megabyte (1MB) = 220 bytes = 1.024 MB. - 1 Gigabyte (1GB) = 230 bytes = 1.024 GB. - 1 Terabyte (1TB) = 240 bytes = 1.024 TB. - 1 Petabyte (1PB) = 250 bytes = 1.024 PB. 4.- SISTEMAS DE NUMERACIÓN USUALES EN INFORMÁTICA. El sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas que se utilizan para representar las cantidades, estos sistemas pueden ser no posicionales (por ejemplo el sistema romano) o posicionales (como el decimal), en estos últimos se denomina base del sistema (b) al número de símbolos que utiliza un sistema de numeración. Las operaciones aritméticas de los ordenadores utilizan una representación de datos que se basa en el sistema de numeración de base dos (binario natural) y también utilizan como códigos intermedios los sistemas octal y hexadecimal, obteniendo una representación más cercana al sistema decimal. Así, se llamará sistema de numeración en base b, a la representación de números mediante el alfabeto compuesto por b símbolos o cifras. De esta forma todo número se expresará mediante un conjunto de cifras (cada una con un valor, que depende de la cifra en sí, y de la posición que ocupa dentro del número). 7
- 11. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 4.1.- REPRESENTACIÓN POSICIONAL DE LOS NÚMEROS. 4.1.1.- SISTEMA DECIMAL. Es el utilizado habitualmente, y se compone de diez símbolos o dígitos {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} a los que se les otorga un valor dependiendo de la posición que ocupen dentro del número (unidades, decenas, centenas, millares…), por tanto cada posición tiene un peso específico y un nombre. El valor de cada dígito está asociado a una potencia en base 10 (b = 10), coincidiendo con la cantidad de dígitos o símbolos del sistema decimal, y un exponente igual a la posición que ocupa menos uno, empezando desde la derecha. Es decir, todas las cifras pueden ser representadas por cualquier número multiplicado por 10 elevado a alguna potencia. Por ejemplo: 274,51 = 2x102 + 7x101 + 4x100 + 5x10-1 + 1x10-2 Generalizando de forma abreviada: N ≡ … n2 ·b2 + n1 ·b1 + n0 ·b0 + n-1 ·b-1 + n-2 ·b-2 … Este resultado, que relaciona una cantidad expresada en cualquier sistema de numeración, con la misma cantidad expresada en el sistema decimal se conoce por el teorema fundamental de la numeración. 4.1.2.- SISTEMA BINARIO. Debido a que los microprocesadores y circuitos están compuestos por transistores que tan sólo tienen dos posiciones (0 apagado y 1 encendido), los ordenadores no podrán utilizar el sistema de numeración decimal, sino el binario natural que utiliza la base 2 en vez de 10. En el sistema de numeración binario, b es 2, y necesita sólo un alfabeto de dos elementos para representar cualquier número {0, 1}, estos elementos son las cifras binarias o bits. Por ejemplo: 125 = 1111101 en binario ó 1111101) 2 El valor de cada dígito con valor igual a 1, está asociado a una potencia en base 2 (b = 2) y un exponente igual a la posición que ocupa menos uno, empezando desde la derecha. 8
- 12. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware es decir, 1111101 = 1·26 + 1·25 + 1·24 + 1·23 + 1·22 + 1·20 = 64 + 25 + 4 + 8 + 4 + 1 = 125 en decimal. Tabla 1. Números binarios del 0 al 7. binario 000 001 010 011 100 101 110 111 decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 Fuente: Elaboración propia. Las operaciones aritméticas básicas con números binarios: Tabla 2: Tabla de operaciones aritméticas. SUMA RESTA PRODUCTO DIVISIÓN A B A+B A-B A·B A/B 0 0 0 0 0 indeterminado 1 0 1 1 0 ∞ 0 1 1 1 y adeudo 1 0 0 1 1 0 y me llevo 1 0 1 1 Tabla 3: Ureña López, L.A. 1999. 4.1.2.1.- Representación de la magnitud con signo y complemento a 2. El sistema de signo y magnitud utiliza el primer bit para identificar si el número es positivo o negativo, de esta forma el número será positivo si es 0 y negativo si es 1. Para entender el concepto, si por ejemplo utilizásemos únicamente 4 bits, podríamos obtener valores desde el 7 hasta el -7. Tabla 4. Representación de signo y magnitud del 7 al -7. S/M 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 D 7 6 5 4 3 2 1 0 -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 S/M: representación de signo y magnitud; D: decimal. Fuente: Elaboración propia. a).- Operaciones de sumas y restas: Cuando se opera con signo y magnitud, la suma se realiza cuando los signos son iguales, y se resta cuando son distintos. 9
- 13. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Realizándose la suma de signo y magnitud como una suma binaria normal, no teniendo en cuenta el primer dígito, pues corresponde al signo. Ejemplo de suma: Signo Magnitud 4 0 100 2 0 010 6 = 0 110 Puesto que los signos de cada número son iguales, el signo se mantiene (0). Ejemplo de restas: Signo Magnitud 3 0 011 2 1 010 1 = 0 001 Como 3 > 2 se usa el signo del 3 (0). Signo Magnitud 2 0 010 4 1 100 -2 = 1 010 Como 4 > 2 se usa el signo del 4 (1). b).- Complemento a 1 (C1): Su representación utiliza como base el signo y magnitud. El C1 no varía frente al signo y magnitud cuando se trata de números positivos, y en los negativos se calculará la diferencia entre el número máximo (que en nuestro caso estamos utilizando como ejemplo 710 ≈ 1112) y nuestro número. Por ejemplo para nuestro caso el C1 de 5 es 2, porque le faltan 2 números para llegar a 7). En el sistema binario, una forma rápida de calcularlo es invirtiendo la magnitud de los números negativos, manteniendo intacto el primer bit que indica el signo correspondiente. c).- Operaciones de sumas y restas con C1: La norma es que se realizarán siempre sumando los complementos. 10
- 14. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Ejemplo: cuando sea 4 - 2 → 4 + (-2); y cuando sea - 4 - 2 → - 4 + (-2) A diferencia el signo y magnitud, el signo se incluye en la suma, y el exceso (Z) será aquel número que sobrepasa el límite de nuestras operaciones, y se sumará al resultado final. El Z varía en función del número de dígitos (n) con los que se trabaja (para nuestro ejemplo, n = 4). Z = 2 (n-1) = 2 (4-1) = 23 = 8 (número máximo que se puede obtener) Suma de positivos: Signo Magnitud 4 0 100 2 0 010 6 = 0 110 Suma de negativos: Signo Magnitud -4 1 011 -2 1 101 -6 = 1 1 000 +1 (exceso) 1 001 d).- Complemento a 2 (C2): El C2 se utiliza para representar números negativos en el sistema binario, y poder hacer una resta como si fuera una suma. El objetivo de su cálculo, es evitar la suma del número excedido que ocurre en el C1, y para obtenerlo se podrá realizar por varios métodos, en el más sencillo se tratará de sumar 1 a los números negativos del C1: Ejemplo: C2 (1100) = C1 (1100) + 1 = 0011 + 0001 = 0100 11
- 15. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Tabla 5. Cálculos para complemento a 2. Decimal Signo y Magnitud Complemento a 1 Complemento a 2 Exceso 8 - - - - 7 0111 0111 0111 1111 6 0110 0110 0110 1110 5 0101 0101 0101 1101 4 0100 0100 0100 1100 3 0011 0011 0011 1011 2 0010 0010 0010 1010 1 0001 0001 0001 1001 0 0000 0000 0000 1000 -0 1000 1111 - - -1 1001 1110 1111 0111 -2 1010 1101 1110 0110 -3 1011 1100 1101 0101 -4 1100 1011 1100 0100 -5 1101 1010 1011 0011 -6 1110 1001 1010 0010 -7 1111 1000 1001 0001 -8 - - 1000 0000 Fuente: elaboración propia. c).- Operaciones de sumas y restas con C2: La suma se realizará igual que antes, y el número excedente se descartará en lugar de sumarlo. Suma de positivos: Signo Magnitud 4 0 100 2 0 010 6 = 0 110 Suma de negativos: Signo Magnitud -4 1 100 -2 1 110 -6 = 1 1 010 el 1 (se descarta) 1 010 12
- 16. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 4.1.3.- TRANSFORMACIÓN DE DECIMAL A BINARIO. Para realizar la transformación de un número decimal a binario, se realizará por separado, por un lado la parte entera y por el otro la fraccionaria, concatenando ambas partes formando un único número binario resultante. a) Parte entera. Esta parte se divide por 2, y después se divide entre 2 los cocientes sucesivos, hasta obtener un resultado del cociente menor de 2. El número binario resultante estará formado los bits correspondientes a los restos obtenidos en las divisiones sucesivas y ordenados inversamente a su obtención, precedido a la izquierda del mismo del último cociente obtenido en las divisiones. Ejemplo: 28)10 = 11100)2 28 2 0 14 2 0 7 2 1 3 2 1 1 b) Parte fraccionaria. Esta parte se multiplicará por 2, y después se multiplicará por 2 sucesivamente la parte fraccionaria de los productos obtenidos, hasta obtener una parte fraccionaria nula (suponiendo esta parte finita, se suele truncar el resultado). El número binario resultante estará formado por las partes enteras de los productos obtenidos en el orden de obtención. Ejemplo: 0,8125)10 = 0,1101)2 0,8125 · 2 = 1,625 0,625 · 2 = 1,25 0,25 · 2 = 0,50 0,5 · 2 = 1 Concatenando a + b = 28,8125)10 = 11100,1101 13
- 17. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 5.- HARDWARE Y PERIFÉRICOS DE UN ORDENADOR. 5.1.- COMPONENTES PRINCIPALES. 5.1.1.- PLACA BASE (MOTHERBOARD). La placa base del ordenador, es el componente más importante del equipo informático, físicamente es una tarjeta de circuito impreso donde se conectarán todos los componentes del mismo, adquiere mucha importancia ya que de ella dependen, por un lado la estabilidad y por otro la capacidad de actualizar el resto de dispositivos del PC. En ella se encuentran diversos chips, como la BIOS (Basic Input Output System) almacenando el firmware que permite realizar las funciones básicas, y que algunos deberán ser compatibles con el sistema operativo. En su estructura básica destacan: ➢ La placa de circuito impreso, o PCB, que es el sustrato no conductor de la carga eléctrica, la base donde se colocan el resto de los componentes. ➢ Los circuitos integrados. ➢ Zócalo. ➢ Condensadores y demás dispositivos eléctricos para que los subsistemas de la placa base lleven acabo su función. ➢ Y las pistas o bases de material conductor que transportan la información entre los componentes. Entre todos los componentes merece una mención importante el chipset, al que podemos considerar como el “cerebro de la placa base”, es un conjunto de componentes electrónicos integrados en el procesador del dispositivo, el centro de comunicaciones de la placa base de un ordenador, y su función es administrar el tráfico de la información que intercambian diferentes subsistemas del PC y es clave para determinar el rendimiento de un equipo. Tradicionalmente el chipset estaba constituido por dos circuitos integrados (el northbridge, que gestiona la interconexión entre el microprocesador, la memoria RAM y la unidad de procesamiento gráfico, y el southbridhge, que gestiona la interconexión entre los periféricos, dispositivos de almacenamiento como los discos duros o las unidades 14
- 18. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware del sistema óptico). En las placas bases actuales utilizan un único circuito integrado y se responsabiliza de la administración del tráfico generado por los subsistemas de nuestros ordenadores, como las ranuras del PCI Express que no están destinadas a la tarjeta gráfica o de los puertos SATA, USB y Thunderbolt. Poner a punto la placa base y que resulte de calidad, es un esfuerzo importante puesto que es uno de elementos más complejos del ordenador, y en su elección deberán tenerse en cuenta: • El rendimiento, ya que la placa base determinará las velocidades máximas del procesador, memoria, buses e interfaz de discos duros a emplear. • El factor de forma de la misma, que establecerá su organización dentro del equipo (Standar-ATX, Micro-ATX, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX). • La actualización y expansión, a través de los conectores internos y externos que incorpore la placa, como conectores SATA para discos duros, puertos USB, conector de red RJ45, etc. Por ultimo, indicar que la calidad de la placa base está en medida condicionada por la sofisticación de su sistema de alimentación eléctrica, de especial relevancia los módulos reguladores y las fases de alimentación eléctrica. Los nuevos chipset se han presentado junto a nuevos procesadores, AMD lo hizo con el chipset B550 que incluye un interfaz PCI Express 4.0. 15 Fig. 2. Placa base ASUS. Fuente: https://www.asus.com.
- 19. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 5.1.2.- MICROPROCESADOR. Se trata de un componente de pequeñas dimensiones que funciona como unidad de procesamiento e interpreta las instrucciones del hardware, es el “motor” que se pone en marcha al encender el ordenador y están diseñados para ejecutar operaciones típicas (adición, sustracción, división, multiplicación e interprocesos…), compuesto por circuitos integrados que contienen millones de transistores, pudiendo contener una o más unidades centrales de procesamiento (CPU) constituidas por registros, una unidad de control, una unidad de aritmético lógica (ALU) y una unidad en coma flotante (coprocesador matemático), dependiendo de la potencia del equipo. El primero disponible en el mundo fue el Intel 4004 en 1971, no era muy poderoso, ya que solo podía sumar y restar a 4 bits a la vez, pero fue un gran paso que todo estuviera en un chip. Los microprocesadores se clasifican según el número de instrucciones que puedan procesar en un tiempo determinado, osea la frecuencia del reloj, medida en MHz o GHz y el número de bits utilizados por instrucciones. Las características más importantes de un microprocesador son : - Consumo enérgico: varía notablemente en función de la CPU, es un valor que se muestra en vatios (w), y será muy importante para analizar la compatibilidad con la fuente de alimentación. - El número de núcleos: encargados de llevar a cabo muchas tareas de una manera simultánea, y con el avance de la tecnología, es posible encontrar tanto procesadores Intel como de AMD con hasta 64 núcleos. 16 Fig. 3. Procesador Intel. Fuente: https://www.mimedu.es.
- 20. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware - Zócalo: es el tipo de conector con pines o socket al que hay que conectar la placa base, por lo tanto deberá ser compatible con la placa base. - Número de hilos: dentro de cada núcleo (o core) puede existir un hilo (o core virtual), que tiene como objetivo llevar a cabo otro de los procesos más pesados sin que el rendimiento del PC se vea afectado, esta tecnología conocida como “hyper-threding” (cada núcleo mas de un hilo) fue desarrollada inicialmente por Intel, pero a día de hoy lo usan diferentes marcas. - Memoria caché: en el momento de recordar cualquier tarea, el ordenador hace uso de la memoria RAM, pero en algunas ocasiones no es suficiente y es necesario utilizar la memoria caché de la propia CPU. Se caracteriza porque se llega a ella de manera más rápida y puede ser de tipos de nivel L1 (integrada en el núcleo del procesador), L2 (integrada en el procesador, no en el núcleo) y L3 (agiliza las tareas del procesador). - Arquitectura: se corresponde con el modo de gestionar los datos, pudiendo ser almacenados en piezas de 32 bits (gestionan hasta 4 GB de RAM) con menor velocidad de computación ó en piezas de 64 bits (gestionan hasta 16 millones de Terabytes). Una vez más, habrá de tenerse en cuenta la compatibilidad con la placa base y con el software de uso. 5.1.3.- MEMORIA. 5.1.3.1.- Volátiles. Pierden su contenido al apagar el ordenador. a) RAM (Random Access Memory). Una de las características que determinan las posibilidades de un ordenador, es una memoria RAM, por tanto uno de los pilares fundamentales de la informática. Es la memoria principal de un dispositivo, donde se almacenan de manera temporal los datos de los programas que se están utilizando, un tipo de memoria que se puede encontrar en cualquier dispositivo, desde ordenadores hasta en teléfonos móviles, es una memoria de acceso aleatorio. 17
- 21. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Destacan dos características importantes, por un lado, la enorme velocidad y por otro que la memoria solo se almacena de manera temporal. Los datos más importantes de la memoria RAM son: la capacidad de almacenamiento que tenga, medida actualmente en Gigabytes, y la velocidad con la que se envía los datos al microprocesador para que sean procesadas. Se comercializa en módulos con distintas capacidades de almacenamiento y otras características particulares como la capacidad en gigabytes, el intervalo de tiempo (ns) entre la solicitud de lectura-escritura de un dato y la disponibilidad de los datos, el intervalo entre dos accesos sucesivos o ciclos de reloj y el rendimiento en bits/s. Hoy en día las más comercializadas son las SDRAM (Double Data Rate), que significa que es capaz de transmitir datos por dos canales al mismo tiempo. Cuando elegimos la memoria RAM es conveniente dejar slots libres en la placa base para poder ampliarla en el futuro y no tener los módulos justos para que funcionen determinados programas o sistemas operativos instalados. También será necesaria la compatibilidad de los rangos de velocidad de procesamiento de la placa base con los módulos RAM que vayamos a instalar. b) Memoria caché. Ésta es una memoria entre la RAM y el procesador, donde se guardan los datos más recientes, conservando una copia de las últimas gestiones realizadas, cuya función es acelerar el intercambio de los datos, haciendo que los procesos en el ordenador se ejecuten más rápido, de esta forma ahorra tiempos de espera, y su tamaño está organizado por niveles, siendo mucho menor que la de la RAM. 18 Fig. 4. Memoria RAM. Fuente: https://www.areadeinformatica.com.
- 22. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 5.1.3.2.- No Volátiles. Se corresponde con la memoria tipo ROM (Read Only Memory) del ordenador, que es un memoria donde los datos se pueden leer y usar pero no se pueden modificar. En estos chips semiconductores o módulos, la memoria queda almacenada incluso cuando se apaga el ordenador, por ejemplo aquellos datos que se usan para cargar y arrancar el sistema operativo, clave para el equipo, o donde se guarda la configuración del setup (BIOS e instrucciones de inicio) y el firmware del equipo, que controla los circuitos electrónicos del ordenador. La ROM es un tipo de memoria secuencial, requiriendo que los datos sean leídos unos tras otros, hasta encontrar lo que se busca. En la actualidad, la mayoría de las placas base proporcionan la posibilidad de editar los datos que almacena la ROM. estas memorias ROM se denominan EPROM (Programmable Read Only Memory) y Flash EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) en las que puedes borrar y escribir registros. 5.1.4.- TARJETA GRÁFICA. La tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo de un componente puede venir instalado en la placa base del PC o se puede instalar a parte para ampliar sus capacidades. La función de esta tarjeta está dedicada a la conversión de los datos que envía el procesador en imágenes y vídeo, para su posterior reproducción en la pantalla del ordenador. En la actualidad existen dos tipos de tarjetas gráficas: • Integradas: ensambladas directamente a la placa base del ordenador. • Dedicadas: se pueden conectar a parte como una unidad externa, que utiliza la la CPU para operaciones exigentes (videojuegos, edición de vídeo…). Componentes principales: - La parte principal de una tarjeta gráfica es unidad de procesamiento gráfico (GPU), compuesta por millones de pequeños transistores formando un complejo circuito y varios núcleos con capacidad de procesamiento 19
- 23. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware independiente que le aportarán la potencia para generar las imágenes y vídeos. Trabaja a una determinada frecuencia de reloj expresada en GHz. - Memoria gráfica de acceso aleatorio (GRAM), formada por chips de memoria donde se almacena la información gráfica, y definida por su capacidad de almacenamiento (MB), su velocidad de trabajo (MHz) y el tipo (DDR, DDR2, GDDR3…). - Convertidor digital-analógico de memoria de acceso aleatorio (RAMDAC), que convierte la señal digital a señal analógica. - Actualmente las tarjetas gráficas potentes incluyen ventiladores integrados para evitar el sobrecalentamiento. - Salidas de la tarjeta gráfica, suelen ser VGA, DVI, HDMI, Display Port o USB-C. Cuenta con dos funciones principales, el procesamiento de vértices y el procesamiento de píxeles, que es donde más influye la potencia gráfica, donde los procesos son más complejos y pesados. Una vez realizados estos dos procesos, envía la información al monitor a través de las salidas correspondientes. En la actualidad no hay mayor diferencia entre tarjetas salvo por las potencias que representan a cada una, siendo las mas comunes las de las marcas Corsair vengance, Nvidia GTX y G-Force, y Asus ROG. 20 Fig. 5. Tarjeta gráfica Quadro. Fuente: https://www.superparts.es
- 24. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 5.1.5.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN (PSU). La fuente de alimentación es el componente encargado de suministrar de tensión al resto de las partes del PC. Su función es transformar la tensión alterna de la toma de corriente de 220 V en tensión continua, generando los voltajes adecuados para alimentar los distintos circuitos de cada componente del ordenador, las más modernas funcionan con: +12V, +5V y +3,3V. Siempre se tendrá en cuenta que la suma del consumo de energía de los distintos dispositivos no debe superar la capacidad de la fuente. Existen fuentes de alimentación modulares y semi-modulares, es decir, con cables total o completamente desmontables. De esta manera, una fuente de alimentación modular mejora el flujo de aire del PC ya que solo cuenta con los cables que se necesitan. Para poder instalarlas tendrán que ser compatibles con la conexión de la placa base. Los tipos de fuentes de alimentación son de tipo AT o ATX. Las fuentes de alimentación AT se usaron hasta que apareció el Pentium MMX, momento en el que se comenzaron a usar ATX. En estas últimas fuentes, el circuito es más moderno, y además siempre está activo, la fuente está alimentada con una tensión pequeña para mantenerla en espera, además no disponen de un interruptor de encendido/apagado, sino que trabajan con un pulsador conectado a la placa base, así se facilita las conexiones y las desconexiones. Una PSU consta de cableado, interruptor de encendido, ventilador y cubierta de toda la circuitería interior. 21 Fig. 6. Fuente de alimentación. Fuente: https://www.pcomponentes
- 25. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Generalmente se instalaban en la parte trasera superior de la torre del PC, pero actualmente en muchas se colocan en la parte baja de la torre para facilitar la salida del aire caliente. Según su potencia y el tipo de caja, se pueden clasificar en: ➢ Fuentes de sobre mesa AT (150-200W). ➢ Semitorre (200-300 W). ➢ Torre (230-250 W). ➢ Slim (75-100W). ➢ Sobre mesa ATX (200-250 W). 5.1.6.- ALMACENAMIENTO INTERNO. Un disco duro es un componente de almacenamiento del ordenador que e encarga de guardar todos los programas, aplicaciones y archivos del usuario. La principal característica de un disco duro es su capacidad de almacenamiento, aunque también es importante señalar la velocidad de lectura y escritura. La capacidad de un disco duro se define como la cantidad de información que se puede variar en él, se mide (generalmente) en gigabytes, aunque en la actualidad se puede hablar directamente de terabytes. La velocidad de la lectura, se determina en cuanto tiempo se tarda en abrir algo desde el dispositivo y la velocidad de escritura en lo opuesto, el tiempo que se tarda en guardar algo. Los tipos de disco duro que podemos encontrar son: • Los HDD (Hard Disk Drive) o conocidos como discos duros mecánicos, utilizan un sistema de grabación magnética para almacenar y recuperar archivos digitales. Son los más tradicionales del mercado con capacidades altas y a precios económicos. Están compuestos por partes mecánicas en las que varios platos rígidos, recubiertos con material magnético, giran a gran velocidad en torno a un eje en el interior de una caja metálica sellada, de esa manera un cabezal en cada disco se ocupará de leer o grabar los datos sobre cada una de sus caras. El acceso a los datos es aleatorio, estos se almacenan y recuperan en cualquier orden. Y su tamaño es de 2,5 y 3,5 pulgadas. 22
- 26. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Las características de los discos duros HDD vendrán fijadas por los tiempos medios que tarde la aguja en situarse en la pista y/o sector, el tiempo de lectura/escritura de información, de la velocidad de transferencia de información y de la velocidad de giro del disco. • Los SSD (Solid State Drive) o también llamados “discos de estado sólidos”, que no utilizan un disco giratorio sino que utilizan matrices de transistores para guardar datos, de esta manera, cada uno de ellos se ocupa de almacenar una unidad de información y como no hay partes móviles, el acceso es mucho más rápido, este tipo de discos consumen menos energía, son más resistentes, ligeros, inaudibles y además con menor tiempo de acceso y latencia. 23 Fig. 7. HDD, conexión PATA (anterior), SATA (actual). Fuente: https://www.profesionalreview.com Fig. 8. Tipos de discos SSD y conexiones. Fuente: https://linuxadictos.es
- 27. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware La conexión con con el sistema la realizan a través de un conector SATA III para ofrecer compatibilidad con todas las placas bases del mercado. Esta conexión SATA III se ve limitada y es por ello que ha surgido una nueva tecnología con unas conexiones más avanzadas, con un mayor rendimiento y una construcción más compacta, éstas se basan en conexiones M.2, PCI-E y mSATA. 5.1.7.- CHASIS. La caja o chasis generalmente metálico, protege los componentes principales de un ordenador, evita interferencias y los aísla de los agentes externos como pueden ser el polvo, la humedad, los golpes.., además establece y contiene el sistema principal de ventilación-refrigeración del ordenador (canales de ventilación). Las principales características que definen a un chasis del ordenador son: • El factor de forma: que establece el tamaño forma y disposición de montaje de los componentes del interior de la caja y posibilidades de expansión, pudiendo agregar bahías internas o externas. • Entorno del trabajo: doméstico, profesional, comercial, industrial y establecerá el tipo de construcción de la caja y sus prestaciones. • Tipo de trabajo: es el tipo de actividad que desempeña la caja (genérico, TPV, servido, multimedia…). • Capacidad de almacenamiento: establece la cantidad de espacio interior disponible para dispositivos de almacenamiento (generalmente los discos duros). Los diversos tipos y modelos de chasis están relacionados a su factor de forma y entorno de trabajo, el tipo más común es la torre, estos chasis de tipo torre se pueden clasificar en cuatro variantes: Mini-ITX, Micro-ATX, ATX y E-ATX. • HTPC: específicas para uso digital y multimedia, tamaño variable. • Small form (Mini-ITX): admite una placa base Mini-ITX. Con 2 ranuras de expansión. • Mini-Torre (Micro-ATX): admite placa base Mini-ITX o Micro-ATX, cajas de pequeño tamaño y de bajo consumo, (30-45 cm). 24
- 28. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Semitorre (ATX): cajas más común, con una posición de funcionamiento vertical y de tamaño medio. Admite Mini-ITX, Micro-ATX y ATX. Con 7-8 ranuras de expansión, (45-60 cm). • Torre completa (E-ATX): admite Mini-ITX, Micro-ATX, ATX y E-ATX. Con 10 ranuras de expansión, (55-68 cm). • Super/Ultra-Torre (XL-ATX): cajas de gran tamaño, peso y con unos sistemas de ventilación mas sobredimensionados, (> 68 cm). • Cubo (barebone): forma es rectangular, son compactas y para usos específicos. La ventilación La caja a través de su diseño crea un entorno térmico donde a través de los ventiladores se crea un flujo de aire de la parte inferior a la superior. Este aire recorre la caja y remueve el calor generado por los componentes del ordenador, de esta manera evacua el calor interno y se refrigera el ordenador. Es muy importante para mantener una ventilación adecuada, que la caja del ordenador tenga una distancia mínima libre de al menos 20 cm de sus entradas-salidas de aire para que su sistema de ventilación sea operativo y funcional. Y además en necesario un mantenimiento que evite la suciedad o bloqueo de los conductos así como un control de que los ventiladores giran a su velocidad correcta. 5.2.- PERIFÉRICOS PRINCIPALES. 5.2.1.- CONEXIONES. Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la CPU se comunica con el exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal. La CPU y la memoria, se interconectan por “buses”, que proporcionan la comunicación para el flujo de datos entre los elementos. La conexión de periféricos no se efectúa directamente a la CPU, sino que se hace a través de otro bus de características generales, que se suele denominar “bus del sistema”, este permite interconectar las distintas placas que componen el ordenador. Estas conexiones se 25
- 29. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware hacen a través de los puertos E/S, existen diferentes puertos para cada periférico, los más conocidos son: Puerto de serie: funcionan con un chip llamado UART, que es un controlador serie, es decir, que la comunicación se realiza en una dirección. Suelen ser dos en una placa base denominados COM y COM, se pueden conectar ratones o módems. Puerto paralelo: este tipo de puerto sirve para la conexión de periféricos y ha sido ampliamente utilizado para conectar impresoras. Soporta la comunicación paralela, (enviar datos en grupo hasta de 8), este tipo de conector es de 25 pin. Puerto USB (Universal Serial Bus): pequeños pero de gran velocidad. Suministran al periférico energía sin tener que estar conectado a la red eléctrica, permite un cableado de 5 m y la conexión de hasta 126 dispositivos. El USB 4.0 es uno de los mayores saltos en los últimos años, llegando a soportar los 40 GB/s. 26 Fig. 9. Puerto serie. Fuente: https://www.profesionalreview Fig. 10. Puerto paralelo. Fuente: https://xataka.com Fig. 11. Puertos USB 3.0. Fuente: https://hardzone.es
- 30. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware IEEE 1394 o firewire: también conocido como i.Link, es un interfaz que transmite datos a grandes velocidades, llegando a transferir a 400 Mbits/s. Puerto HDMI: puerto estándar de vídeo, capaz de transmitir sonido y reproducción de contenido en alta definición. Ha ido evolucionando en cuanto a sus capacidades y ancho de banda, permitiendo la transmisión de vídeos en 8K y frecuencias de refresco más allá de la clásica de 60Hz. 5.2.2.- DE ENTRADA. La característica que define este tipo de periféricos es su capacidad de introducir información en el ordenador. El primer dispositivo de entrada fue la lectora de tarjetas perforadas, fueron desapareciendo (soporte caro y poco fiable) para dar paso a las “cintas”, pero su entrada era siempre diferida; ya con la tercera generación de ordenadores, y las aplicaciones en tiempo real, aparece la necesidad de introducir datos en el momento que son originados, para ello se utilizaba la máquina de escribir eléctrica, que fue la antecesora del teclado, el ratón aparece muchos años más tarde. 5.2.2.1.- Ratón. El ratón o mouse contiene un sensor y un microprocesador para calcular en cada momento la posición respecto al plano donde se mueve, cada uno de estos movimientos tiene su reflejo en la pantalla. Fue inventado en los años setenta por Xerox, pero no se popularizó hasta que Microsoft y Apple diseñaron sus sistemas operativos incluyendo la necesidad de los ratones. Existen muchos tipos de ratones en la actualidad destacando dos modelos: El ratón óptico: cuenta con un diodo que dispara un haz de luz sobre la superficie y cuando se refleja es capturado por un fotodetector, que capta los 27 Fig. 12. Evolución del teclado. Fuente: http://www.wikipedia.es
- 31. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware cambios de patrones de la superficie por la que se mueve el ratón. Para detectar el movimiento, el sensor recibe y procesa reflejos por segundo, lo que le da una gran precisión. El ratón optomecánico, contiene una bola de caucho o teflón, que gira apoyada sobre tres ruedas, a cada lado del disco encontramos un par de diodos generadores de haces de luz y dos foto detectores, de esta manera permite detectar el movimiento y su velocidad, la información se convierte en bits en función del movimiento y se transmite al ordenador para desplazar el puntero por la pantalla. Estos pequeños dispositivos han evolucionado mucho, en el mercado podemos encontrar mucho tipos de ratones: ergonómicos, ópticos, láser, inalámbricos, con cable o con Bluetooth. 5.2.2.2.- Teclado. Es el periférico más común junto con el monitor y su función en introducir los datos al ordenador. Está formado por un conjunto de teclas colocadas en un plano, identificada por un símbolo y agrupadas según su función: ➢ Caracteres alfabéticos. ➢ Caracteres numéricos. ➢ Caracteres especiales. ➢ Funciones de control. Los caracteres alfanuméricos están distribuidos según la disposición QWERTY tradicional de las máquinas de escribir. Su estructura consiste en una matriz de 28 Fig. 13. Tipos de ratones. Fuente: https://economipedia.com
- 32. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware contactos, cuando se pulsa una tecla se cierra os e abre un contacto eléctrico, que genera una señal eléctrica diferente para cada tecla pulsada, esta señal es interpretada por el teclado convirtiéndolo al código alfanumérico. Los caracteres numéricos están ubicados a la derecha del teclado y contienen los números arábigos organizados como en una calculadora. Los caracteres especiales, contienen algunas teclas especiales como Imp Pant, Bloq de desplazamiento, pausa, inicio, fin, insertar suprimir, Repag, Aypag y las flechas direccionales que permiten mover el punto de inserción en las cuatro direcciones. 5.2.3.- DE SALIDA. 5.2.3.1.- Pantalla. El monitor o pantalla del PC funciona como dispositivo de salida en ordenadores, siendo el responsable de montar de forma gráfica todas las imágenes y textos que se generan en el ordenador. Un monitor representa visualmente la información generada por un ordenador en forma de pixeles, siendo ésta una unidad mínima representable en una pantalla o monitor, que hace referencia al número de píxeles que puede representar una pantalla. Los monitores han evolucionado con el paso del tiempo, pasando a de unos monitores grandes a unos más delgados y prácticos. Las características principales para seleccionar las pantallas son: • Tamaño: van desde las 15” hasta las 40”. El tamaño estándar para un ordenador convencional es de 23-24” para obtener una buen visión. 29 Fig. 14. Partes del teclado. Fuente: https://rocamrolero.wordpress.com
- 33. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Resolución: la guía de píxeles que se muestran en la pantalla, lo mínimo requerido es de 1920x1080 píxeles. • Relación de aspecto: referido a la proporción de la pantalla. Generalmente son de 16:9 hasta 21:9 aunque en el mercado se encuentran con mayores dimensiones también. • Características técnicas: referidos al brillo, contraste, ángulo de visión y color ajustable. Actualmente se recomienda que el contaste mínimo sea de 850 y el ángulo de visión debería ser superior o igual a 176 grados. • Tiempo de respuesta: debe de ser de aproximadamente de 10 milisegundos o menos para un buen monitor. Tipos de monitores: Han cambiado mucho a lo largo de los tiempos y actualmente existen muchos y diversos, destacando: • Monitor CTR: este tipo de monitor fue el primero en utilizarse, dominando el mercado en los 80 y 90, representa visualmente las imágenes generadas por el ordenador a través de un puerto de vídeo conectado a los circuitos del monitor. Estos monitores son pesados y abarcan mucho espacio y además no permiten una calidad de imagen que cumpla con los estándares actuales. • Monitor LCD: conocido como monitor de Cristal Líquido, son pantallas más delgadas, ligera y de mejor resolución. Actualmente se trata de uno de los tipos de monitores más utilizados debido a que tiene un bajo consumo energético y además es confortable para la visibilidad. Utiliza píxeles monocromos cuya forma se toma por medio de la luz , con lo que permite que alcancen una resolución mínima de 1280x720 píxeles. • Monitor LED: se compone de luces de led y diodo capaces de emitir luz. Se encuentran en amplio uso en la actualidad ya que consume poca energía y ofrece una resolución mínima de 1024x760 píxeles. • Monitor DPL: uno de los monitores con mejor calidad en la actualidad, su tecnología es relativamente nueva, se compone de microespejos o DMD, base actual en la que se basa su funcionamiento.. Figuran como una de las mejores 30
- 34. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware opciones para lo usuarios que utilizan los ordenadores para la edición audiovisual o para disfrutar de los videojuegos. • Monitor táctil: funciona de la misma manera que las pantallas de tabletas y móviles. Estos monitores alcanzan una calidad similar a la del LED y LCD, es capaz de accionar funciones en un sistema operativo por medio del contacto con las pantalla. • Monitores 4K: son los monitores más novedosos actualmente, por la resolución de imagen de 3840x2160 píxeles. Funcionan con una tecnología PLS que les permiten utilizar el rango entero de color RGB. • Monitores Gamer: oficialmente existe una versión de monitores para los juegos en el ordenador, tienen una resolución, tamaño y soporte gráfico de mayor eficiencia. Se caracterizan por ofrecer una mayor respuesta de movimiento y mejor contraste con negros ideales para cualquier experiencia en videojuegos. 5.2.4.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO EXTRAÍBLES. Se entiende por almacenamiento externo cualquier formato de almacenamiento de datos que no está fijo de manera permanente dentro del equipo. Sus ventajas residen en su facilidad de transporte derivada de su rápido acceso, y ademas de su poco tamaño y peso ligero. Los principales medios de almacenamiento externos son: • Disco rígido portátil: disco externo que se conecta al ordenador mediante USB, por lo que son los más fáciles de transportar. Pueden llegar a almacenar más de 1000 GB, superando ampliamente a los demás dispositivos de almacenamiento externo. • CD-R: (Compact Disc Recordable) formato de disco compacto grabable, en el que se pueden grabar varias sesiones, la información guardada no puede ser borrada, en cambio el CD RW sí lo permite. Para utilizar este tipo de almacenamiento se deberá contar con una unidad de CD-ROM que permita grabar. • Unidad USB: conocido como pendrive, es un dispositivo pequeño y portátil que se conecta al puerto USB del ordenador. Al igual que un disco duro almacena información y se puede transmitir fácilmente de un equipo a otro. Este dispositivo 31
- 35. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware se ha convertido en el sistema de almacenamiento y transporte personal de datos más utilizado en la actualidad. • Tarjeta de memoria: las tarjetas de memoria son dispositivos de almacenamiento de datos utilizados en diferentes dispositivos electrónicos, permiten un medio de almacenamiento pequeño, rápido y resistente. • Almacenamiento en línea: es una forma de almacenar y organizar los archivos digitales mediante aplicaciones o sitios web. La ventaja de esta unidad de almacenamiento es que se puede acceder a los archivos desde cualquier lugar y con cualquier tipo de dispositivo que estén conectados a la red. 6.- PROPUESTA DE UN USO PARA UN EQUIPO INFORMÁTICO. Se propondrá el uso de este equipo informático como una compra al inicio de una carrera universitaria técnica, a lo largo de la cual tendremos hacer uso de todo tipo de manejo de programas de ofimática y edición de planos, programas como AutoCad y MicroStation, Civil 3D, Agisoft PhotoScan, ArcGIS y programas para retoque de imágenes digital. Este ordenador deberá ser útil en un futuro mundo laboral, de forma que sus especificaciones técnicas sean útiles también para trabajos como ingenieros en la elaboración o edición de planos de diseño y cartográficos que pudieran surgir. Puesto que será el único ordenador en propiedad, deberá servir también para el ocio esporádico no intensivo a través de juegos online. Este ordenador será una herramienta muy útil que se deberá de amortizar durante los años futuros, por lo que requerirá de un importante esfuerzo de desembolso económico, en el que contamos un presupuesto inicial ahorrado de aproximadamente 2.500 €. 6.1.- NECESIDADES DE LOS COMPONENTES PARA DICHO USO. 6.1.1.- PROCESADOR. Para estos usos concretos, los procesadores Intel en su gama i7 con cuádruple núcleo son procesadores bastante rápidos, por lo que se presupone que no habrá problemas para realizar cualquier proceso de análisis espacial, siendo los más rápidos y ahorrando tiempo, pudiendo llegar su velocidad 4,0 GHz. 32
- 36. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Estos procesadores ofrecen bastante rendimiento para las tareas multimedia de imágenes, y aplicaciones de multitarea intensiva, diseño CAD y 3D, renderizados, y los últimos videojuegos de nueva generación. Además, el ArcGIS puede utilizar un mínimo de 2 núcleos con procesamiento múltiple simultáneo con una recomendación de utilización de 4 núcleos. El socket es la forma de inserción del procesador en la placa base, por tanto tendrá que ser compatible para que sea igual que la placa base. La arquitectura del procesador compatible también con la placa base, contará con 64 bits para poder gestionar paquetes de datos de millones de terabytes. Necesitaremos también un buen disipador de calor, mejorando el diseño aquellos de doble torre que cuenten con mayor superficie, una mejor distribución y una eficiencia de flujo de aire superior, gracias al doble ventilador. Este disipador será compatible con el socket del procesador para poderlo instalar correctamente sobre él, ya su tamaño será el adecuado para que quepa en el chasis del ordenador. 6.1.2.- PLACA BASE. Se necesitará una placa base compatible con la CPU elegida y comprobar que el socket sea el mismo, también el formato de la misma será importante, puesto que tendrá que adaptarse al chasis elegido. Por supuesto el chipset también deberá ser compatible con el procesador elegido, por lo que será conveniente una placa base compatible con el fabricante del procesador. Cada placa base puede tener un chipset con diferente modelo y generación del procesador. Los procesadores con denominación “K” significan que están desbloqueados y que podrá soportar overcloking (aumento de la frecuencia del reloj). La placa base contendrá un chipset con la letra Z en su modelo, y para saber si es compatible con el procesador, tendrá que contener en sus especificaciones el soporte CPU. 33
- 37. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 6.1.3.- MEMORIA RAM. Será un elemento muy importante, también compatible con la unidad de procesamiento, pues se encargará de enviarla las instrucciones. Actualmente las memorias RAM que se necesitarán para este uso determinado serán DDR4, así que se necesitará que la placa base sea capaz de soportar la cantidad de memoria RAM instalada, la frecuencia de funcionamiento, y que soporte el Dual Channel o Quad Channel. La memoria necesaria para trabajar con el uso especificado deberá contar con un mínimo de 32 GB (pudiéndose colocar dos módulos de 16 GB cada uno, y dejar libre algún slot más para posibles ampliaciones futuras) y deberá fijarse que la velocidad esté comprendida en el intervalo de la placa base elegida. En las especificaciones de la memoria vendrán descritos los fabricantes y modelos de placas bases que soporta. Se necesitará una memoria que aporte gran velocidad y reducción de tiempos complementaria a los procesadores Intel i7 y acelerar así la edición de vídeo, el renderizado 3D, los juegos online, con consumos energéticos adecuados y buenas disipaciones térmicas. 6.1.4.- UNIDADES DE ALMACENAMIENTO INTERNO. Debido a los altos precios del mercado en las unidades de almacenamiento más modernas (discos duros SSD) y según la propuesta de uso definida, podremos elegir una combinación de ambos, y así utilizar un disco SSD más pequeño, para instalación del sistema operativo y diferentes programas, de forma que fluyan con rapidez a través de las conexiones M.2, y un disco duro mecánico HDD para el almacenamiento de los archivos. Todos los discos duros mecánicos (HDD) cuentan con interfaz SATA 6 GB/s por lo que no tendremos problemas de conexión con la placa base, así como la mayoría de los discos duros SSD de 2,5” que son más rápidos, pequeños y caros. Sin embargo las unidades M.2 cuentan con conectores SATA, NVMe a través de una interfaz PCIe x 4, el cual es más rápido y caro, por lo que tendremos en cuenta la posible adaptación a la placa base, y el espacio libre dentro del chasis. 34
- 38. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Las unidades SSD son ideales para cargas de trabajo intensivas, como el diseño asistido por ordenador, análisis de datos y simulaciones de ingeniería. 6.1.5.- TARJETA GRÁFICA. A mayores de los gráficos integrados en la placa base, se necesitará una tarjeta gráfica dedicada con buena resolución de vídeo, que permita renderizar con cierta complejidad y que acelere las aplicaciones de la propuesta de uso, y que deberá contar como mínimo con conexiones PCI-Express 3,0 x 16. Importante que su tamaño sea el adecuado para que quepa en el chasis elegido y sus conectores de alimentación y consumo de potencia, adecuados a la fuente de alimentación instalada. Otros aspectos a tener en cuenta será el ancho de banda que pueda facilitar, que soporte ciertos tipos de tecnologías gráficas, además de ser conveniente disponer de ciertos conectores de salida de vídeo. 6.1.6.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN. Se necesitará que la fuente de alimentación o PSU sea de calidad, las recomendaciones es que sea al menos 80 Plus Silver o Gold, puesto que será la encargada de hacer funcionar todos los componentes del ordenador, y también deberá contar con la potencia y conexiones suficientes. Puede ocurrir que la mayoría de fuentes de 550 W no tengan suficientes conectores, porque la potencia no sería suficiente para todos los componentes. Habrá que tener en cuenta las especificaciones del propio fabricante de la tarjeta gráfica y elaborar una lista de los conectores necesarios de los siguientes componentes del ordenador: placa base, disco duro y tarjeta gráfica, los demás se conectarán directamente a la placa base. 6.1.7.- CHASIS O CAJA. Se elegirá un chasis con tamaño y espacios adecuados para instalar los todos los componentes. Para instalar los componentes adecuados al uso definido del ordenador, seguramente se necesitará el tipo de torre más común que es el modelo 35
- 39. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware ATX o Middle Tower y comprobar que es compatible con todo el hardware seleccionado. Será necesario que el formato de la placa base sea adecuado al chasis, y que el disipador elegido, discos duros, fuente de alimentación y tarjeta gráfica quepan en el espacio interior proporcionado. Con una caja o chasis tipo ATX o de Media Torre tendremos compatibilidad con fuentes de alimentación y placas base tipo ATX, así como espacio para discos de almacenamiento de 2,5” y 3,5”, y para una buena tarjeta grafica dedicada. 6.1.8.- MONITOR. Si bien podríamos trabajar o jugar con el ordenador en una pantalla pequeña y sencilla o con una resolución baja, no es lo más recomendable para el uso que le vamos a dar al ordenador. Resoluciones inferiores a 1920x1080 se quedarían cortas y queremos ver con detalle los proyectos realizados dentro de los entornos anteriormente enunciados sin realizar grandes esfuerzos visuales. Sería recomendable utilizar un monitor con un mínimo de 24″ y resolución de 1920×1080, siendo lo idóneo a partir de 27″ y con resoluciones más actuales que aportan 4k. La tarjeta gráfica integrada elegida, podrá manejar resoluciones 4K, aunque no es lo mismo usar el equipo para trabajos de cad que para jugar. La elección de un monitor adecuado para nuestro ordenador, puede ser una buena inversión de futuro, pues aunque cambiemos de hardware, casi siempre podremos aprovechar este periférico de salida. No puede faltar dentro de las características del monitor tecnologías de salud visual, como Flicker-Free y Low Blue Light, para evitar cansancio y paliar efectos negativos. El tiempo de respuesta, por norma general se mantendrá entre 5 y 1 milisengundos, y la frecuencia de refresco estándar hoy en día son 60 Hz, aunque se pueden encontrar monitores de hasta 240 Hz específicamente diseñados para gaming, que no es el caso, puesto que lo usaremos para este fin ocasionalmente. Para frecuencias de 144 Hz se necesita que la tarjeta gráfica alcance el equivalente en FPS para adecuarse a la tasa de refresco. 36
- 40. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 6.1.9.- RATÓN Y TECLADO. Se tratará de elegir un ratón y teclado que cuenten con un diseño con la máxima comodidad, que permitan reposar completamente la mano en su superficie, y una postura cómoda y correcta. Los ratones láser son más caros que los ópticos porque cuentan con características más avanzadas, especialmente indicados para cualquier trabajo de diseño gráfico, para Gaming, y arquitectura, que requieran una selección especialmente precisa y una velocidad elevada. Este tipo de ratón elegido elevará su precio, precisión y la respuesta a nuestros movimientos, lo que se conoce por el nombre de DPI. El teclado será inalámbrico contando con teclas ergonómicas, a ser posible retroiluminadas que favorezcan la visión de los perfiles y que sean silenciosas, además de resistentes y duraderos, que nos faciliten las horas de trabajo que vamos a realizar con este ordenador. Deberá contar con apartado numérico que faciliten las tareas técnicas. 6.2.- PROPUESTA Y PRESUPUESTO DE ADQUISICIÓN. • Procesador Intel Core i7 8700K ,hasta 5 GHz con overclocking estable. • 6 núcleos y 12 hilos de ejecución o subprocesos gracias a la tecnología Hyper- Threading. • Velocidad de reloj de 3,70 GHz (4,70 GHz con TurboBoost, 4,50 GHz con Intel® Turbo Boost Max Technology 3.0 Frequency). • Velocidad de reloj con Overclocking hasta 5,00 GHz (Estable). • Gráficos integrados: Intel® UHD Graphics 630 a 350 MHz y una frecuencia de 1,20 GHz. Soporta hasta 3 monitores con resolución 4K 4096x2304 a 60 Hz. • 16 líneas PCI Express. • Velocidad del bus: 8 GT/s DMI3. • 12 MB L3. De memoria caché inteligente de Intel. • Conjunto de instrucciones y direccionamiento a 64 bits. • 2 canales de memoria DDR4 hasta 64 GB DDR4 2666 • Extensiones de dirección física de 64-bit. 37
- 41. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Socket FCLGA1151. • Consumo TDP: 95W (a tener en cuenta para la fuente de alimentación). • Disipador de calor Noctua NH D155, es un disipador de doble torre con 2 ventiladores de 140 mm y 1.300 rpm. • Placa Base ASUS Maximus X Hero de 8ª generación, Intel Core. • Soporta Procesador Intel de 8ª Generación Coffee Lake con socket LGA1151. • Formas de factor de tarjeta madre soportadas: ATX,Micro-ATX. • 2 canales de memoria con 4 Slots de Memoria DDR4, Non-ECC un-buffered hasta 64 GB y 4.133 MHz. • Chipset Z370. • Tamaños de disco duro soportados: 2,5 “y 3,5''. • 2 Puertos PCI Express 3.0 a x16 (2 a x8), 1 Puerto PCI Express 3.0 a x4 y 3 Puertos PCI Express 3.0 a x1. • 6 x SATA3 con soporte RAID 0, 1, 5 y 10 y 2 puertos M.2 SSD Shoket 3. • 1 Puerto Gigabit LAN 10/100/1000 Mb/s Intel I219V con protección contra sobrecarga LANGuard, tecnología GameFirst y conector trasero RJ-45. • Wi-Fi 802.11 a/b/g/n/ac compatible con frecuencias 2,4 y 5 GHz (dual band) y con MU-MIMO. • Bluetooth v4.2. • Tarjeta de sonido ROG SupremeFX con CODEC S1220A de 8 canales de audio de alta definición hasta 32 bits/192kHz. • 1 puerto USB 3.1 Gen 2 frontal, y otros 2 en el panel trasero tipo -A + USB Type-CTM. 6 USB 3.1 Gen 1, 6 USB 2.0. 38 Fig. 15. Disipador Noctua NH D155. Fuente: https://www.pccomponentes.com
- 42. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Memoria Kingston HyperX Predator RAM de 32 GB DDR4 • Latencia de CL15-17-17 y Voltaje: 1,35 Intel XMP para todas las piezas. • Velocidad a 3.000 MHz gracias a la tecnología DDR4. • Arquitectura de memoria de 2 canales. Con disipador de calor asimétrico y estilizado de aluminio troquelado de color negro. • Perfiles Intel, XMP 2.0. • Fuente de alimentación 650 W, Seasonic PRIME, con cableado 100% modular con certificación 80 Plus Gold y ventilador con control silencioso híbrido. • Disco duro SSD de 1 TB. Samsung 970 PRO M.2, interface NVMe, M2, 3.500 MB/s de lectura, 2.300 MB/s de escritura. • Disco Duro HDD de 4 TB. Seagate Barracuda SATA 3 (6 GB/s.), 256MB de caché y 7.200 rpm. • Tarjeta Gráfica NVIDIA Quadro Pascal P2000, 5GB de GDDR5. • 5 GB de memoria de vídeo a 384 bits y 1.024 núcleos CUDA. 39 Fig.15. Placa base ASUS HERO X. Fuente:https://www.ldlc.com Fig.16. Fuente de alimentación 650W. Fuente: https://www.pccomponentes.com
- 43. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Arquitectura Pascal de NVIDIA con ancho de banda de 140 GB/s. • Posibilita utilizar su uso con tarjetas de computación NVIDIA Tesla. • Soporta Microsoft DirectX 12, NVIDIA VR Ready, Shader Model 5.1, Cuda DirectCompute, y otras tecnologías. • Conectores de salida de vídeo 4 x Displayport 1.4, Multi-Stream con hasta 4 pantallas simultáneas. • Consumo máximo de 105 vatios. • Gráfica dedicada para aplicaciones profesionales con resolución de vídeo de 4096x2160 a 120Hz o 5120x2880 a 60Hz a través de Display Port 1.4. • Chasis o caja media torre ATX, modelo Cooler Master 690-III. • Media torre formada con material de acero y plástico. • Tamaño de 50x23x50,7 cm. • Dos ventiladores: uno frontal de 200 mm y uno trasero de 120 mm. • 2 USB 3.0/3.1 en panel frontal y una entrada y una salida de audio HD en panel frontal. • Slots de expansión PCI Express 7+1; Bahías externas 3 de 5,25”; Bahías internas 7 de 3,5”; Bahías internas 10 de 2,5”. 40 Fig.17. Tarteja Gráfica NVIDIA Quadro P2000 GDDR5. Fuente: https://superparts.es
- 44. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware • Lector/grabador de DVD y CD LG GH24NSC0. • Grabación a 24X. • Compatible con DVD y formatos de CD, DVD + /-R, DVD + /-RW, DVD-RAM, CD-RW y CD-R. • Interfaz SATA. • Monitor LG 27UL850-W de 27”, Ultra HD de 3840 x 2160 píxeles. • Tamaño de pantalla: 27 pulgadas. • Frecuencia de actualización: 60 Hz. • Resolución: 3840 x 2160 píxeles (resolución 4K). • Tiempo de respuesta: 5 milisegundos. • Dimensiones: 24,10 x 9,20 x 22,00 pulgadas. • Logitech Wireless Illuminated Keyboard K800. • PC compatible con Windows XP, 10... • Puerto USB, con receptor inalámbrico logitech de 2,4 GHz. • Logitech Marathon Mouse M705 Ratón Inalámbrico 1000 DPI Gris. • Peso (con pilas): 135 g.109x71x42 mm. • Receptor Logitech Unifying. • Conexión: inalámbrica de 2,4 GHz. 41 Fig.18. Media Torre ATX. Cool Master III. Fuente: https://www.ldlc.com
- 45. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 6.2.1.- PRESUPUESTO. • Procesador Intel Core i7 8700K.........................................................................325 € • Disipador de calor Noctua NH D155...............................................................79,90 € • Placa Base ASUS Maximus X Hero de 8ª g., Intel Core..............................284,90 € • Memoria Kingston HyperX Predator RAM de 32 GB DDR4.........................197,90 € • Fuente de alimentación 650 W, Seasonic PRIME........................................136,36 € • Disco duro SSD de 1 TB Samsung 970 PRO...............................................244,80 € • Disco Duro HDD de 4 TB Seagate Barracuda................................................81,53 € • Tarjeta Gráfica NVIDIA Quadro Pascal P2000, 5GB de GDDR5.................522,27 € • Chasis o caja media torre ATX Cooler Master 690-III....................................53,60 € • Lector/grabador de DVD y CD LG GH24NSC0..............................................15,80 € • Monitor LG 27UL850-W de 27”, Ultra HD de 3840 x 2160 píxeles..............472,16 € • Logitech Wireless Illuminated Keyboard K800...............................................88,76 € • Logitech Marathon Mouse M705 Ratón Inalámbrico 1000 DPI......................42,88 € Presupuesto Total (con IVA incluido)..........................................................2545,86 € 6.3.- PROPUESTA DE GESTIÓN DE DISCO DE ARRANQUE. Para el funcionamiento de varios programas específicos que necesitaremos utilizar a lo largo de la vida del ordenador, será necesario instalar el sistema operativo Windows (en este caso Windows 10), y además también se instalará el sistema operativo Linux que es un sistema operativo libre sin ningún tipo de licencia, que mueve menos recursos, más robusto, ágil y seguro. La gestión del disco de arranque lo realizaremos de manera que ambos sistemas que pretendemos instalar en el ordenador (Windows 10 y Linux) compartan el mismo disco duro SSD de 1 TB con el que se cuenta, y a mayores guardaremos el disco duro HDD para almacenamiento de archivos y datos. Realizaremos particiones, que son divisiones en unidades de almacenamiento, en la cual se alojarán y organizarán los archivos mediante un sistema de archivos o formato, así se facilita el proceso de reinstalación de los sistemas operativos y programas, cuando estos se vayan degradando con el paso del tiempo. 42
- 46. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware Las particiones primarias serán aquellas divisiones que el ordenador reconocerá al arrancar y podrán contener un sistema operativo, en este caso la partición primaria activa de arranque contendrá un pequeño programa de gestor de arranque. La función de la partición secundaria o extendida (que no detecta la BIOS) almacenará datos, y a su vez la dividiremos en particiones lógicas en las que se pueden almacenar distintos sistemas de archivos (o incluso un sistema operativo). A parte de las particiones que Windows 10 generará automáticamente (de recuperación y partición EFI), las particiones con sus sistemas de archivos que será conveniente generar en disco SSD de 1 TB: • Partición primaria 1: reservada para el sistema operativo Windows10 y programas que necesitemos instalar bajo su entorno, con un tamaño de 350 GB y con sistema de archivos NTFS. Esto hará que podamos instalar a mayores algún juego multimedia que utilicemos. • Partición primaria 2: aquí se montará la partición raíz de la distribución Linux y se creará con tamaño de 50 GB y con sistema de archivos EXT4. Con este tamaño reservado se tendrá más que suficiente. • Partición secundaria o extendida: dentro de esta partición se crearán varias particiones lógicas: Partición lógica 1: para el área de intercambio (Swap), se creará con un tamaño de 8 GB (puede ser menor dependiendo de la memoria RAM, incluso hoy en día puede no ser necesaria). Partición lógica 2: para el almacenamiento de todo tipo de archivos personales (se trata de una partición compartida) en el resto del disco, con un tamaño de unos 600 GB y con sistema de archivos NTFS. Para aquellos tipos de archivos que queramos acceder de forma más inmediata. Como ya se ha mencionado, debido a la instalación en el ordenador de dos discos duros: uno SSD de 1TB, en el que se acaba de describir su distribución y otro tipo HDD de 4TB que servirá para alojar todo tipo de archivos multimedia y personales que vayamos generando, no se considera preciso tener otras unidades 43
- 47. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware almacenamiento externas, si bien para transportar datos ligeros se podrán usar unidades de conexión USB tipo pendrive. Tabla 6. Resumen de particiones del disco duro SSD. Unidad Tipo Tipo de archivos Tamaño Sistema operativo SDD Primaria 1 NTFS 350 GB Windows10 SDD Primaria 2 EXT4 42 GB GNU/Linux SDD Extendida SDD Lógica 1 (Swap) EXT4 8 GB SDD Lógica 2 NTFS 600 GB Datos compartidos Fuente: elaboración propia. 44
- 48. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 1. Hardware 7.- BIBLIOGRAFÍA. Referencias bibliográficas: MINGUET, J.M. Read T. (2008). Informática fundamental. Ediciones Universidad Ramón Areces. Madrid. UREÑA LÓPEZ, L.A. (1997), Fundamentos de informática, Ra-ma, Madrid. Direcciones y páginas web consultadas: https:///www.asus.com. https://www.mimedu.es. https://www.areadeinformatica.com. https://www.superparts.es. https://www.pcomponentes. https://www.profesionalreview.com https://linuxadictos.es https://www.profesionalreview https://xataka.com https://hardzone.es http://www.wikipedia.es https://economipedia.com https://rocamrolero.wordpress.com 45
- 49. Práctica 2. Software : Procesadores de Texto El objetivo de esta práctica es familiarizar al alumno con el uso de la suite de ofimática LibreOffice, y en concreto, con Libreoffice Writer, el módulo correspondiente al procesador de textos. Para ello el alumno deberá elaborar con dicho software una ficha digital para la asignatura, en la que figurarán: • Fotografía • Nombre, Apellidos y Documento de Identificación (NIF, Pasaporte, ...). • Residencia habitual (población, provincia y país) (OPCIONAL). • Residencia durante el curso (dirección, población, provincia) (OPCIONAL). • Correo electrónico de contacto (al menos, el de la Universidad). • Teléfono de contacto (OPCIONAL). • Grado en que se está matriculado. • Formación previa (comentar extensamente cuáles son los estudios de procedencia y lugar en el qué se han cursado. Si se han cursado fuera de España, intentar establecer la equivalencia aproximada con los de España). El alumno tiene total libertad para establecer la distribución de los datos pedidos en la ficha, es decir, la elaboración de la ficha es un trabajo personal, cuya distribución/presentación será valorada. El formato de entrega al módulo Writer del software Libreoffice (“.odt”) y en PDF. Ambos documentos se deberán subir a la plataforma Studium de la USAL en las fechas que se indicarán en dicho entorno. No se admitirán trabajos fuera de la fecha máxima indicada en la Plataforma. Esta práctica computará un máximo de 0,25 puntos en la Evaluación Continua.
- 50. UNIVERSIDAD DE SALAMANCA FICHA DEL ALUMNO TITULACIÓN: Grado en Ingeniería Civil. CENTRO: Escuela Politécnica Superior de Ávila. DEPARTAMENTO: Ingeniería Cartográfica y del Terreno. ASIGNATURA: Informática. CURSO: 1º AÑO: 2021/2022. Firma: APELLIDOS: ________ NOMBRE: ________ DNI: ________ Fecha nacimiento: __/__/____ Teléfono: ________ Correo electrónico: ____________@usal.es Residencia habitual: C/_________. Municipio_______(Provincia). Residencia durante el curso: C/_______. Municipio_______(Provincia). Formación previa: ➢ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _____________________. ➢ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________. ➢ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________. ➢ ________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ __________________________________________. ➢ Estudios de ______________(curso_________). Colegio_____________________________Localidad (Provincia). Formación complementaria: ➢ Curso: Título___________________, horas_______(año). Empresa_________. ➢ Curso: Título ___________________, horas______(año). Empresa_________. ➢ Curso: Título____________________, horas______(año). Empresa_________. ➢ Curso: Título____________________, horas______(año). Universidad__________. ➢ Curso: Título____________________, horas______(año). Universidad___________.
- 51. PRÁCTICA 3 SOFTWARE DE INTERÉS Y ALTERNATIVA LIBRE
- 52. Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre El objetivo de esta práctica es que el alumno se familiarice con el software de interés para el ejercicio de la profesión e investigue sobre las alternativas libres existentes al mismo (si las hubiera). La asignatura se ha iniciado con la introducción de la suite LibreOffice, alternativa libre a la suite Office de Microsoft®, de uso generalizado. Por esta suite se debe empezar, estableciendo las correspondencias entre los diferentes módulos. Posteriormente, se debe hacer una relación del software de interés para el ejercicio de la profesión (CAD, SIG, Cálculo Computacional, …), estableciendo el programa comercial de uso y buscando posibles alternativas libres al mismo en la web. Además, para el caso de software libre, se debe también hacer referencia al tipo de licencia de uso, explicando el alcance. El análisis no se debe limitar a establecer la correspondencia entre el software comercial y un software libre (equivalente), si no también a establecer posibles ventajas de uno con respecto al otro (a nivel básico). El formato de entrega debe ser el correspondiente al módulo Writer del software Libreoffice (“.odt”) y en PDF, y se nombrarán como “Practica_3.ext” (donde “ext” se refiere al formato, “odt” ó “pdf”) . Además, se deberá generar un archivo comprimido en formato ZIP que contenga ambos archivos, nombrado como “NumeroDocumentoIdentificacionAlumno_P3.zip”, que será el que se deberá subir a la plataforma Studium de la USAL en las fechas que se indicarán en dicho entorno. No se admitirán trabajos fuera de la fecha máxima indicada en la Plataforma. Esta práctica computará un máximo de 0,5 puntos en la Evaluación Continua.
- 53. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. ÍNDICE. 1.- SUITE OFFICE DE MICROSOFT vs. LIBREOFFICE................................5 1.1.- PROCESADORES DE TEXTO.....................................................................5 1.1.1.- WORD................................................................................................................5 1.1.2.- WRITER, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE LIBREOFFICE........................5 1.1.3.- WORD vs. WRITER...........................................................................................6 1.2.- HOJAS DE CÁLCULO..................................................................................8 1.2.1.- EXCEL................................................................................................................8 1.2.2.- CALC, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE.......................9 1.2.3.- EXCEL vs. CALC...............................................................................................9 1.3.- SISTEMA DE GESTIÓN DE BASES DE DATOS.......................................10 1.3.1.- ACCESS...........................................................................................................10 1.3.2.- BASE, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE.....................11 1.3.3.- ACCESS vs BASE...........................................................................................12 1.4.- PRESENTACIONES....................................................................................14 1.4.1.- POWERPOINT.................................................................................................14 1.4.2.- IMPRESS, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE..............14 1.4.3.- POWERPOINT vs. IMPRESS..........................................................................15 1.5.- EDITOR DE ECUACIONES.........................................................................16 1.5.1.- EDITOR DE ECUACIONES DE MICROSOFT................................................16 1.5.2.- MATH, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE LIBREOFFICE..........................17 1.5.3.- EDITOR DE ECUACIONES MICROSOFT vs. MATH.....................................18 2.- SOFTWARE DE INTERÉS GENERAL....................................................18 2.1.- TRATAMIENTO DE DOCUMENTOS PDF...................................................18 2.1.1.- ADOBE ACROBAT DC.....................................................................................18 2.1.2.- MÁSTER PDF EDITOR...................................................................................19 2.1.3.- DRAW, ALTERNATIVA LIBRE PARA TRATAR DOCUMENTOS PDF.............20 2.1.4.- DRAW vs. ADOBE ACROBAT DC (ó MÁSTER EDITOR PDF).......................20 1
- 54. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 2.2.- CAD (Diseño Asistido por Computadora)................................................21 2.2.1.- AUTOCAD vs. QCAD.......................................................................................21 2.3.- SIG...............................................................................................................23 2.3.1.- ARCGIS vs. QGIS, ALTERNATIVA LIBRE.......................................................23 2.4.- CÁLCULO COMPUTACIONAL...................................................................26 2.4.1.- MATLAB vs. SCILAB, ALTERNATIVA LIBRE...................................................26 2.5.- EDITOR DE IMÁGENES.............................................................................27 2.5.1.- ADOBE PHOTOSHOP vs. GIMP, ALTERNATIVA LIBRE................................27 2.6.- ADMINISTRADOR DE PROYECTOS.........................................................28 2.6.1.- MICROSOFT PROJECT vs. PROJECT LIBRE, ALTERNATIVA LIBRE..........28 2.7.- GESTOR DE CORREOS ELECTRÓNICOS...............................................30 2.7.1.- OUTLOOK vs. THUNDERBIRD, ALTERNATIVA LIBRE..................................30 2.8.- REALIZACIÓN DE PRESUPUESTOS........................................................32 2.8.1.- PRESTO vs. PYARQ PRESUPUESTOS, ALTERNATIVA LIBRE....................32 2.9.- COMPRESIÓN Y DESCOMPRESIÓN DE ARCHIVOS..............................34 2.9.1.- WINZIP vs. 7-ZIP, ALTERNATIVA LIBRE.........................................................34 3.- SOFTWARE DE INTERÉS ESPECÍFICO EN INGENIERÍA CIVIL..........36 3.1.- PROCESAMIENTO FOTOGRAMÉTRICO DE IMÁGENES DIGITALES.. .36 3.1.1.- AGISOFT METASHAPE vs. REGARD3D, ALTERNATIVA LIBRE...................36 3.2.- MODELADO HIDRÁULICO, HIDROLÓGICO, HIDROGEOLÓGICO.........38 3.2.1.- CIVIL 3D vs. HEC-RAS, HEC-HMS Y MODFLOW..........................................38 3.3.- REDES DE SANEAMIENTO.......................................................................42 3.3.1.- WATERCAD vs. EPANET, ALTERNATIVA LIBRE...........................................42 3.4.- CÁLCULO DE ESTRUCTURAS.................................................................45 3.4.1.- CYPECAD vs. ESTRU 3D, ALTERNATIVA LIBRE..........................................45 7.- BIBLIOGRAFÍA........................................................................................47 2
- 55. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. ÍNDICE DE FIGURAS. Fig. 1. Word de Microsoft Office........................................................................................5 Fig. 2. Writer de LibreOffice...............................................................................................6 Fig. 3. Excel de Microsoft Office........................................................................................8 Fig. 4. Calc de LibreOffice...............................................................................................10 Fig. 5. Access de Microsoft Office....................................................................................11 Fig. 6. Base de LibreOffice..............................................................................................12 Fig. 7. PowerPoint de Microsoft.......................................................................................14 Fig. 8. Impress de LibreOffice..........................................................................................15 Fig. 9. Editor de ecuaciones en Word.............................................................................17 Fig. 10. Editor de ecuaciones Math de LibreOffice.........................................................17 Fig. 11. Adobe Acrobat DC Pro 2020...............................................................................19 Fig. 12. Máster PDF Editor 5...........................................................................................20 Fig. 13. Draw de LibreOffice............................................................................................21 Fig. 14. AutoCAD de Autodesk........................................................................................22 Fig. 15. QCAD de Ribbonsoft..........................................................................................23 Fig. 16. ArcGIS.................................................................................................................24 Fig. 17. Sistema de plugins de QGIS..............................................................................25 Fig. 18. Scilab y Matlab...................................................................................................27 Fig. 19. GIMP y Adobe Photoshop..................................................................................28 Fig. 20. Project Libre y Project de Microsoft....................................................................30 Fig. 21. Thunderbird y Outlook de Microsoft...................................................................31 Fig. 22. PyArq Presupuestos y Presto.............................................................................34 Fig. 23. WinZip Pro..........................................................................................................35 Fig 24. 7-Zip.....................................................................................................................36 Fig. 25. Regard3D y Agisoft Metashape..........................................................................37 Fig. 26. AutoCAD Civil 3D................................................................................................38 Fig. 27. HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center y River Analysis System)...............39 Fig. 28. MASCARET........................................................................................................40 Fig. 29. HEC-HMS 4.1.....................................................................................................41 Fig. 30. MODFLOW.........................................................................................................42 3
- 56. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Fig. 31. WaterCAD...........................................................................................................43 Fig. 32. Epanet 2.0..........................................................................................................44 Fig. 33. CYPE..................................................................................................................45 Fig. 34. Estru3D...............................................................................................................46 4
- 57. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 1.- SUITE OFFICE DE MICROSOFT vs. LIBREOFFICE. 1.1.- PROCESADORES DE TEXTO. 1.1.1.- WORD. Software muy utilizado en la actualidad, integrado de la suite Office de Microsoft, para la creación y edición de archivos de texto, facilitando todo tipo de tareas escritas en forma digital, permitiendo acciones de guardado, inserción de imágenes y gráficos para una posterior impresión si se desea. La extensión generalizada de sus archivos tienen un formato nativo cerrado con extensión .doc o .docx. Cuenta con licencia Microsoft CLUF (EULA) o acuerdo de licencia de usuario final, con una versión de escritorio, una versión web y aplicación para móvil o tablets, con diferentes versiones que se actualizan frecuentemente. 1.1.2.- WRITER, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE LIBREOFFICE. Desarrollado por Apache Software Foundation, Writer al igual que Word, permite diseñar y producir documentos de texto insertando imágenes, tablas y diagramas. Su formato estandarizado de archivos es .odf, pudiéndose guardar también entre otros en formato como .doc o HTML, o bien exportarlos en .pdf como su anterior alternativa comercial, para posterior impresión. 5 Fig. 1. Word de Microsoft Office. Fuente: www.suricatta.es/programas.
- 58. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. La suite de LibreOffice y por extensión todos sus módulos, están cubiertos bajo la licencia LGPL (Lesser General Public License) de GNU (sistema operativo libre) más conocida como GNU LGPL, que es una licencia de software creada por la Free Software Foundation, orientada principalmente a proteger la libre distribución, modificación y uso de este software, siendo libre para sus usuarios. La diferencia con la licencia GPL, es que puede enlazarse a un programa no-GPL, que puede ser software libre o no libre, presentándose como un conjunto de permisos añadidos a la GNU GPL. 1.1.3.- WORD vs. WRITER. Obviando las múltiples semejanzas entre ambos, se hablará en este apartado sobre las ventajas e inconvenientes generales de cada uno de ellos, haciendo referencia en ésta primera comparativa también, a las diferencias generales entre las suites correspondientes. De esta forma, la primera ventaja y más importante no sólo del módulo Writer si no de la suite completa de LibreOffice, es que es un software con código abierto que se puede descargar y utilizar gratuitamente incluso con fines comerciales, incluso permite editar el código fuente del programa. Mientras que para la suite de Microsoft 6 Fig. 2. Writer de LibreOffice. Fuente: elaboración propia.
- 59. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Office es necesario comprar una licencia en función de la versión elegida, que irá directamente relacionada con el número de módulos incluidos. Pasar de Word a Writer es muy factible, permitiendo leer archivos creados con éste, en general LibreOffice es la suite que mejor compatibilidad tiene con todo tipo de archivos. Aunque pueden existir diferencias de aspecto en los archivos importados debido entre otras cosas a que Microsoft a veces utiliza sus propias fuentes. Writer se está mejorando a lo largo de las versiones en algunos problemas como la compatibilidad que se presenta al abrir archivos en la misma página. En cuanto a los tipos de soporte de ayuda que ofrecen ambas suites son bastante parecidos, si bien el apoyo que ofrece LibreOffice es excelente no cuenta con apoyo telefónico, depende de que los voluntarios donen su tiempo y experiencia. Por otra parte, con Word guardar los documentos creados en la nube es una tarea bastante más sencilla, puesto que todos los módulos de la suite Microsoft Office están integrados directamente con Microsoft OneDrive. Sin embargo en la utilización de Writer y en general la suite de LibreOffice habrá que utilizar un sistema propio con herramientas externas que sincronicen los archivos guardados con la nube. Atendiendo al propio espacio del procesador, Word tiene más capacidad para agregar mayor cantidad de iconos a la barra de herramientas que en Writer. Así en Writer para insertar algo hay que realizar clic primero en la pestaña “Insertar”. Word posee mayores opciones de interlineado que Writer que solo tiene un margen de hasta 2 cm de espaciado. Además Word almacena imágenes prediseñadas mientras que en Writer no están disponibles, y tiene mayor cantidad de fuentes a elegir. Se puede concluir que ambas suites ofimáticas son excelentes, siendo LibreOffice totalmente gratuito y teniendo Microsoft Office el inconveniente de un precio bastante elevado, a cambio de una integración con la nube y servicio de soporte técnico profesional mejorado. 7
- 60. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Mientras LibreOffice es una suite multiplataforma, que dispone además de una versión nativa para Linux, cosa que no ocurre con Microsoft Office. Word tiene disponibles aplicaciones móviles en Android y iOS y como aplicación de escritorio para Windows y Mac. 1.2.- HOJAS DE CÁLCULO. 1.2.1.- EXCEL. Este módulo desarrollado también por Microsoft dentro de la suite de Office, es la hoja de cálculo más utilizada en el mundo, que permite manipular mediante tablas formadas por filas y columnas, datos numéricos y de texto, donde cada celda estará formada por la intersección de cada fila y columna. Se trata de una hoja de cálculo desarrollada por Microsoft para Windows, Mac, Android e iOS. Los archivos de Excel denominados libros, pueden contener varias hojas de trabajo definidas con etiquetas, tradicionalmente se guardaban en archivos con la extensión .xls, pero desde la versión del 2007 la extensión cambió a .xlsx. Respecto al tipo de licencia al igual que Word pertenece a un software de carácter privativo, sin forma libre de acceso a su código fuente (sólo a disposición de su desarrollador) y que no permite su libre modificación, adaptación o incluso lectura. 8 Fig. 3. Excel de Microsoft Office. Fuente: elaboración propia.
- 61. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 1.2.2.- CALC, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE. Es el componente de hoja de cálculo de LibreOffice, en el que se podrán calcular, analizar y gestionar datos (normalmente números) y luego manipularlos para obtener ciertos resultados. Al igual que Excel incluye funciones para crear fórmulas y poder realizar cálculos complejos u organizar, almacenar y filtrar datos por medio de funciones de bases de datos. También puede crear diagramas dinámicos en 2D y 3D, y realizar ejecución de macros para grabar y ejecutar tareas repetitivas. Tiene compatibilidad con la hoja de cálculo Excel, permitiendo abrir, editar y guardar sus hojas de cálculo. Al igual que Excel podrá importar y exportar estas hojas de cálculo en múltiples formatos, como .html, .csv, .pdf o PostScrip. Se encuentra bajo licencia GNU LGPL de LibreOffice, orientada a proteger la libre distribución, modificación y uso de este software, siendo libre para sus usuarios. 1.2.3.- EXCEL vs. CALC. Pese a que Excel siempre ha sido el estándar ofimático de cálculo de referencia, existen otras alternativas potentes de código abierto de LibreOffice como su módulo Calc, así como en Writer no hay prácticamente diferencias, para usuarios ocasionales de Excel en cálculos simples, gráficos, operaciones matemáticas o crear tablas tampoco se encontrarán respecto de Calc, las únicas diferencias están en alguna que otra acción realizada mediante comandos diferentes. Existen tablas proporcionadas por Document Foundation en las que se describen detalladamente las diferencias entre ambos programas de cálculo, en las que se puede apreciar que a Calc le faltan algunas opciones, como los formatos de texto en los comentarios, traducción de textos, marcas de agua a pie de página, inserción de gráficos en encabezados o pies de página, diagramas interactivos o integración de fuentes de datos externas. 9
- 62. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Sin embargo, Calc cuenta con otras opciones como: la capacidad de comparar dos archivos de hojas de cálculo, exportaciones a XHTML (utilizado para generar documentos y contenidos de hipertexto y publicarlos en la Web), o de un gráfico en imágenes y cuenta con un mayor número de formatos para las celdas. Calc en general tiene más funciones tanto totales como propias, y con mayor flexibilidad de uso. Se observa que el desarrollo del software de Calc se centra más en los usuarios mientras Excel cuida más el entorno empresarial. Aunque LibreOffice abre una puerta al futuro para poder seguir siendo una alternativa sólida, gracias al trabajo de personas en subirlo a la nube gratuitamente, ofreciendo sincronización y trabajos colaborativos 1.3.- SISTEMA DE GESTIÓN DE BASES DE DATOS. 1.3.1.- ACCESS. Se trata del módulo de base de datos relacional incluida en la suite de Microsoft Office, siendo el software más popular en el mundo, que permite a los usuarios introducir, almacenar, gestionar y ejecutar informes con gran cantidad de datos y 10 Fig. 4. Calc de LibreOffice. Fuente: elaboración propia.
- 63. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. conectarlos con macros, cuenta con un soporte multiusuario y gran facilidad en la importación de los datos. Access se define como una base de datos basada en un servidor de archivos, que a diferencia de los sistemas de administración de bases de datos relacionales cliente-servidor. Se puede utilizar para administrar toda la información en un archivo, almacenando los datos en tablas y posteriormente realizar consultas para encontrar y recuperar aquellos datos que se desee mediante determinados formularios mediante un lenguaje SQL, pudiendo generar informes de análisis o directamente realizar su impresión con un determinado diseño. Al igual que los anteriores módulos cuenta con licencia Microsoft CLUF (ECLA) de carácter privativo, desarrollado únicamente para entornos Windows. 1.3.2.- BASE, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE. Es un sistema de gestión de bases de datos relacionales multiplataforma de código abierto y gratuito que forma parte de la suite LibreOffice, además proporciona controladores nativos para algunos de los motores de bases de datos multiusuario más utilizados como MySQL, Oracle, Access y PostgreSQL. 11 Fig. 5. Access de Microsoft Office. Fuente: https://www.ardilu.com.
- 64. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Base permite crear, acceder, modificar y ver bases de datos con facilidad, al proporcionar una interfaz gráfica de usuario, con herramientas fundamentales como tablas, consultas, formularios e informes, asistentes de ayuda. Puede trabajar con archivos de datos tanto externos como bases de datos incorporadas (HSQLDB) siendo el formato de archivos predeterminado .odb. Cuenta con licencia GNU LGPL de LibreOffice, orientada a proteger la libre distribución, modificación y uso de este software, siendo libre para sus usuarios. 1.3.3.- ACCESS vs BASE. Como ya se ha mencionado, una de las primeras razones que se podría considerar para el uso de Base, es que es de código abierto y completamente gratuita, al contrario de lo que sucede con Excel de la suite Microsoft Office. Todas la funciones que se pueden realizar con Access como insertar, almacenar, editar, evaluar y presentar todo tipo de datos, que pueden modificarse o crear nuevos desde su interfaz gráfica, se podrá realizar también con Base. 12 Fig. 6. Base de LibreOffice. Fuente: elaboración propia.
- 65. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Como se ha comentado para las anteriores aplicaciones de LibreOffice, Base es una aplicación multiplataforma, por lo que se podrá instalar y usar en GNU Linux, Unix, BSD, Windows y Mac. Otra ventaja de Base es que puede abrir y editar archivos importados desde otras bases de datos sin problemas de compatibilidad, debido a las interfaces de uso de base de datos de ODBC y JDBC, vinculándose a otras bases como Access, MySQL, PostgreSQL o Adabas D, pero sin embargo no posibilita la edición simultánea de la base de datos por varios usuarios. La frecuencia de actualización de Base es mucho más alta que la de Access. Hoy en día las verdaderas alternativas a Access de sistemas de gestión de bases de datos de escritorio son de pago, ya que no pretende entrar en competencia con sistemas basados en el servidor con requerimientos de conocimientos de SQL. Para el uso de Base no es necesario contar con grandes conocimientos sobre SQL, a diferencia de sistemas open source gratuitos como MySQL, MariaDB o PostgreSQL. Trabaja con interfaz gráfica de usuario y ofrece las mismas funciones básicas que Access en cuanto a la generación y gestión de bases de datos, al igual que Access, no está diseñado para trabajar con grandes cantidades de datos, ya que las bases de datos se guardan en un archivo único. Base se diferencia de Access en que la interfaz de base de datos no contiene tantas funciones adicionales y su manejo es algo más complicado pero con gran funcionalidad. Se concluye que Base de LibreOffice es la opción que ofrece una mayor funcionalidad entre las alternativas libres a Access, pese sus limitaciones citadas en relación a las posibilidades de consulta de la base de datos y a la funcionalidad. Presentándose Access como un software estable y eficaz en el que es difícil que ocurra una caída del mismo o la necesidad de arreglos. 13
- 66. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 1.4.- PRESENTACIONES. 1.4.1.- POWERPOINT. Este programa de presentación integrado dentro de la suite de Microsoft Office ha sido desarrollado para Windows, Mac, Android e iOS, con el objetivo de realizar presentaciones esquematizadas en diapositivas, utilizando animaciones de texto, hipervínculos, imágenes, vídeos o audios si se desea, englobándose en tres funciones principales: editor de textos, método de inserción y sistema para mostrar el contenido. Además cuenta con multitud de plantillas y temas para diseñar las diferentes presentaciones. Tradicionalmente el formato de archivo predeterminado PowerPoint era .ppt, pasando desde la versión del 2007 a .pptx. Cubierto por la licencia Microsoft CLUF (ECLA) de carácter privativo, desarrollado únicamente para los entornos citados anteriormente. 1.4.2.- IMPRESS, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE DE LIBREOFFICE. Impress es el programa de presentación incluido en la suite de LibreOffice, es semejante a Microsoft PowerPoint, desarrollado por The Document Foundation como una bifurcación de OpenOffice.org Impress. 14 Fig. 7. PowerPoint de Microsoft. Fuente: elaboración propia.
- 67. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Para la creación y edición de presentaciones utiliza diferentes modos de edición y ver: Normal, Esquema, Notas, Folleto, y Clasificador de diapositivas. Es compatible con múltiples monitores y cuenta con mayor control sobre la consola de presentación de diapositivas. El formato predeterminado de los archivos generados con Impress es .opd aunque también puede guardarlos como formato de PowerPoint .pptx. Además, puede importar, modificar y exportar presentaciones de Microsoft Powerpoint y exportar la presentación en .pdf y en archivos que pueden contener texto y gráficos interactivos .sfw. Al igual que todo el paquete LibreOffice, Impress es un software libre publicado bajo licencia GNU LGPL multiplataforma (Linux, FreeBSD, Mac y Windows). 1.4.3.- POWERPOINT vs. IMPRESS. Como ya se ha comentado, la principal diferencia entre ambas opciones es el precio, pues Impress de la suite de LibreOffice es gratuito al tratarse de un software libre, sin embargo para descargar e instalar PowerPoint tenemos que pagar por la licencia dependiendo de la versión elegida de Microsoft Office. 15 Fig. 8. Impress de LibreOffice. Fuente: elaboración propia.
- 68. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Aunque PowerPoint es compatible con las plataformas Windows, Mac, Android e iOS, es Impress de LibreOffice el único ofrece compatibilidad además con sistemas operativos basados en Linux. Una desventaja de usar Impress es que no se permite el trabajo colaborativo y tampoco tiene diagramas animados, mientras PowerPoint es totalmente compatible con los diagramas SmartArt incluso animados y con funciones de colaboración, permitiendo reproducir las presentaciones en Internet. Estas carencias se podrían suplir con la descarga de su extensión específica. La diferencias fundamentales de Impress es que cuenta con menor cantidad de dibujos durante sus presentaciones, menor número de diseños de diapositivas, carece de la opción de exportar presentaciones a formatos de vídeo y de soporte de la separación de sílabas, así como la utilidad para editar vídeos incrustados o la imposibilidad de realizar zoom en las diapositivas, por tanto aunque Impress cuenta con una interfaz más clara y limpia, permitiendo añadir gráficos y animaciones con facilidad, PowerPoint se erige como la opción más completa en cuanto a características se refiere. 1.5.- EDITOR DE ECUACIONES. 1.5.1.- EDITOR DE ECUACIONES DE MICROSOFT. Se trata de una funcionalidad llamada editor de ecuaciones 3.0, disponible de forma predeterminada para alguna de las aplicaciones de Word, Excel, PowerPoint y Outlook, incluido en la suite de Microsoft Office, con la finalidad de insertar fórmulas y expresiones matemáticas complejas facilitando la escritura de texto científico, mediante la selección de símbolos de una barra de herramientas y escribiendo variables y números. Ofrece la posibilidad de escoger entre distintas plantillas para insertar en tu documento según el tipo de fórmula matemática que necesites. Puede ser usado como un programa individual o dentro de los programas mencionados. Su licencia es privativa. 16
- 69. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 1.5.2.- MATH, ALTERNATIVA LIBRE DE LA SUITE LIBREOFFICE. Es el editor de fórmulas de la suite LibreOffice, pudiéndose utilizar como complemento desde programas como Writer, Calc o Impress, para insertar fórmulas matemáticas y científicas con el formato deseado. Al igual que el editor de ecuaciones de Microsoft Office se puede crear o editar fórmulas y expresiones matemáticas o científicas dentro de los documentos de LibreOffice o como objetos independientes. 17 Fig. 9. Editor de ecuaciones en Word. Fuente: elaboración propia. Fig. 10. Editor de ecuaciones Math de LibreOffice. Fuente: https://www.wikidata.org/wiki.
- 70. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. A medida que introduce el lenguaje de marcas en el editor de ecuaciones, la fórmula aparecerá en la ventana de presentación, teniendo el formato de archivo nativo la extensión .odf y pudiéndose guardar también en formato .mml. Cuenta con licencia GNU LGPL en concordancia con las licencias de código abierto de LibreOffice. 1.5.3.- EDITOR DE ECUACIONES MICROSOFT vs. MATH. Al igual que anteriores módulos, la principal diferencia consistirá en la gratuidad del software de Math frente al editor incluido en la suite de Microsoft, por tratarse de un software de código libre. La compatibilidad con múltiples plataformas de Math (incluida Linux) respecto al editor de ecuaciones de Microsoft también se deberá tener en cuenta. El proceso de introducción de las fórmulas, cuenta con dos interfaces de usuario complementarios o independientes, la ventana de comandos donde aparecerán las líneas de códigos que se podrán editar con atajos de teclado extremadamente eficientes con un lenguaje de marcas o texto, y la ventana de selección. La ejecución de Math de LibreOffice de forma independiente es mucho más intuitiva y sencilla que el editor de ecuaciones de Microsoft, siendo posible también, utilizar el botón de exportar directamente la fórmula creada como .pdf. Se concluye que Math de LibreOffice es una alternativa más intuitiva, ágil y potente que el editor de ecuaciones incluido en la suite de Microsoft Office. 2.- SOFTWARE DE INTERÉS GENERAL. 2.1.- TRATAMIENTO DE DOCUMENTOS PDF. 2.1.1.- ADOBE ACROBAT DC. Es la última versión de un software de la familia de aplicaciones informáticas Adobe Acrobat desarrollados por la corporación Adobe, diseñados para visualizar, crear, modificar y firmar archivos con formato .pdf (portable document format), este formato está ampliamente utilizado para mostrar texto con un diseño visual fijo u ordenado, y con la versión DC (document cloud) acceder desde cualquier lugar. 18
- 71. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Tanto las versiones de Adobe Acrobat y Adobe Reader son de uso muy común con compatibilidad multiplataforma para Windows, Mac, iOS y Android. El programa de Adobe Acrobat para creación de archivos .pdf cuenta con licencia tipo comercial privativo, mientras que el Acrobat Reader para la lectura de documentos .pdf son freeware, es decir, se distribuye con funcionalidad completa para uso sin ningún tipo de costo, pero mantiene restricciones de copyright, no pudiéndose modificar, vender o utilizar libremente como ocurre con el software libre. 2.1.2.- MÁSTER PDF EDITOR. Para tratamientos de documentos .pdf, en este caso se describirá como segunda opción el programa Máster PDF Editor como una alternativa clara con licencia comercial (no libre) a Abobe Acrobat DC, por lo que para poder utilizarlo será necesario comprar su licencia. Existe una versión gratuita a modo de prueba que añade marcas de agua a los archivos modificados. El programa con una interfaz muy amigable, es multiplataforma con versiones para Linux, Mac y Windows, siendo compatible con sistemas de 32 y 64 bits. Máster PDF Editor es una aplicación liviana, multipropósito y poderosa a la vez que sencilla y fácil de usar con archivos con formato .pdf, y que al igual de Acrobat DC puede ver, crear y modificar documentos PDF fácilmente. 19 Fig. 11. Adobe Acrobat DC Pro 2020. Fuente: elaboración propia.
- 72. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 2.1.3.- DRAW, ALTERNATIVA LIBRE PARA TRATAR DOCUMENTOS PDF. Draw es la herramienta de dibujo incluida en la suite LibreOffice con opciones multiplataforma con versiones para Linux, Mac y Windows, que permite entre otras funciones, abrir y editar archivos con formato .pdf de una forma muy sencilla, y con la gran ventaja de que es un software gratuito y de código fuente muy similar a Microsoft Office. Al tratarse de un programa de código abierto, se podrá utilizar de forma totalmente gratuita. 2.1.4.- DRAW vs. ADOBE ACROBAT DC (ó MÁSTER EDITOR PDF). Se puede considerar a Draw de LibreOffice como la alternativa libre a Adobe Acrobat DC o a Máster PDF Editor, puesto que se trata de buscar la mejor alternativa libre (código abierto), no la mejor alternativa gratuita, pues ésta podría ser de código cerrado. Draw de LibreOffice lucha por competir en la edición de archivos con formato .pdf, y como ventajas se pueden señalar como una buena opción para no usar el software propietario, y que implementa todas las características integradas de un editor de archivos .pdf de código abierto eficiente. 20 Fig. 12. Máster PDF Editor 5. Fuente: https://crooswel.com.
- 73. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Draw es un software de dibujo qué, además, facilita la edición de los archivos .pdf, y aunque es algo más limitado o con funcionamientos más lentos con grandes archivos .pdf que Adobe Acrobat DC, está capacitado para agregar o eliminar páginas, editar texto e imágenes, exportación e importación de archivos y firma digital del documento. Sin embargo no cuenta con una interfaz fácil de usar con opciones dentro del menú que pudieran resultar confusas. Tampoco cuenta con opciones en la nube, ni comunicación a través del correo electrónico, y pueden existir incompatibilidades con cierto tipo de archivos. 2.2.- CAD (Diseño Asistido por Computadora). 2.2.1.- AUTOCAD vs. QCAD. AutoCAD es uno de los software multilenguaje desarrollado por Autodesk, más utilizados por ingenieros, arquitectos y otros, reconocido a nivel mundial, cuenta con grandes capacidades de edición digital de planos, recreación de imágenes en 3D y realizar cartografías. Es compatible únicamente bajo la plataforma de Windows aunque recientemente ha realizado una versión para Mac. Además de sus interfaces de menú, admite otras de programación de aplicaciones (API) para su personalización y automatización, como lo son: ActiveX 21 Fig. 13. Draw de LibreOffice. Fuente: elaboración propia.
- 74. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Automation, VBA, AutoLISP, ObjetcARX y NET, que se pueden utilizar para determinar los dibujos y las bases de datos. Los formatos de archivo nativos de AutoCAD tienen extensión .dwg y el de intercambio de archivos de dibujo .dxf, admitiendo también otros tipos como, .dgn, .prp, prw, .3ds, .prj, .sáb o .sab. Está amparado con licencia de software privativo o no libre, no tiene acceso libre a su código fuente, prohibiendo su libre modificación, adaptación o lectura por parte de terceros. La alternativa de código libre a AutoCAD es QCAD con licencia GNU GPL, que aunque realmente este programa puede cubrir las necesidades de los usuarios con un rendimiento aceptable a un nivel medio-alto para diseños de planos en 2D, no es un rival a la altura de AutoCAD que tiene una funcionalidad impresionante y una cantidad aparentemente interminable de funciones. Desarrollado por RibbonSoft con una interfaz más amigable e intuitiva, es muy versátil debido a la compatibilidad multiplataforma para GNU Linux, Mac, Unix, Solaris y Windows. Es gratuito sólo para Linux/Unix y como programa de prueba para las demás plataformas (cuenta con algún complemento propietario y existe una versión de pago con más funciones). 22 Fig. 14. AutoCAD de Autodesk. Fuente: elaboración propia.
- 75. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. QCAd usa el mismo formato nativo de archivos nativo que AutoCad .dxf, aunque puede exportar archivos a otros formatos, carece de los tipos .vrml y .svg. 2.3.- SIG. 2.3.1.- ARCGIS vs. QGIS, ALTERNATIVA LIBRE. ArcGIS es un completo sistema formado por un conjunto de software englobado en varias familias temáticas con sus correspondientes extensiones, que permite crear, utilizar, diseñar, publicar o imprimir sistemas de información geográfica (SIG), ampliamente utilizado a nivel mundial. Desarrollado por Esri se distribuye bajo licencias comerciales privativas para la plataforma de Windows, en función de la familia temática elegida (por ejemplo ArcGIS Desktop con herramientas como ArcReader, ArcMap, ArcGlobe, etc.), así en función de la licencia elegida, se determinará que herramientas están disponibles. Sin embargo QGIS al tratarse de un software libre con licencia GNU GPL, no existen diferentes tipos de licencia, y debido a su carácter multiplataforma se podrá instalar en Windows, Linux y Mac, convirtiéndose en una gran alternativa. ArcGIS admite bases de datos multiusuario de gran tamaño, que se implementan y facilitan en sistemas de bases de datos relacionales como Oracle, SQL Server, PostgreSQL, Informix y DB2 donde varios usuarios utilizan y editan los datos de forma simultánea. 23 Fig. 15. QCAD de Ribbonsoft. Fuente: https://www.ribbonsoft.com.
- 76. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. ArcGIS proporciona gran cantidad de documentación específica sobre el uso de sus herramientas, ayudando a una mejor comprensión, mientras en QGIS esta documentación es insuficiente. QGIS cuenta con una biblioteca de pequeños programas complementarios gratuitos o рlugіns de desarrollo libre, permitiendo también construir uno propio, y aunque ArcGIS los tiene también, son menos numerosos, y de pago. QGIS no tiene tanta variedad de colecciones de herramientas especializadas disponibles en Esri en la barra de herramientas, denominadas add-in, como ArcGIS. 24 Fig. 16. ArcGIS. Fuente: elaboración propia. Fig. 17. Sistema de plugins de QGIS. Fuente: https://www.cursosgis.com.
- 77. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. ArcGIS funciona con Model Builder para automatizar los trabajos de geoprocesamiento, y QGIS funciona con Grapher Modeler, que permite desarrollar de forma gráfica conjuntos de herramientas es un orden, siendo algo más inestable. ArcGIS ejecuta sus secuencias de comandos con el módulo Arcpy, el cual es muy fácil de usar, y en QGIS se utilizan varios módulos entre ellos PyQGIS pudiéndo resultar más caótico. La topología en ArcGIS interactiva y sus herramientas de comprobación de errores es su punto fuerte, así como la simbología predeterminada, mientras en QGIS es el usuario quien valida la topología basándose en sus reglas, con un etiquetado realmente bueno. El análisis espacial de ArcGIS es un aspecto destacable e interesante, y su asignación de páginas web es fácil, mientras que las bibliotecas QGIS utilizan el servicio de mapas web que proporciona QGIS Server 2.4.- CÁLCULO COMPUTACIONAL. 2.4.1.- MATLAB vs. SCILAB, ALTERNATIVA LIBRE. Matlab es un software de cálculo computacional con licencia privativa desarrollado por MathWorks con un lenguaje de programación propio que puede ejecutarse en entorno interactivo o a través de scripts. Es compatible con las plataformas Windows, Mac, Linux y Unix. Además, Matlab de forma independiente dispone de dos herramientas adicionales llamadas Simulink (plataforma de simulación multidominio) y Guide (editor de interfaces de usuario, GUI). Sus capacidades se pueden ampliar con cajas de herramientas o toolboxes y con paquetes de bloques o blocksets, al contrario que Scilab que posee un administrador de complementos llamados ATOMS, que permiten descargar librerías para aplicaciones específicas. La ventaja más notable de Scilab, es que es un software libre, de código abierto y totalmente gratuito similar en su ámbito de aplicación, es usado también para el cálculo numérico en entorno de computación científico para ingenierías, operando bajo licencia CeCILL, que es una licencia francesa de software libre adaptada tanto a leyes francesas como a los diversos tratados internacionales y compatible con la licencia GNU GPL. 25
- 78. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Scilab es compatible al igual que Matlab para plataformas Windows, Mac y Linux. Contiene una herramienta denominada Xcos, como alternativa a Simulink, siendo un poco menos amigable, permite una interfaz gráfica para el diseño de modelos. Scilab desarrollado por INRIA nació inspirado en Matlab, así y el conjunto básico de comandos y funciones intrínsecas a nivel usuario se parecen mucho, y en las transformaciones posteriores ha ido incorporando nuevas funciones consiguiendo gran similitud con las últimas versiones de Matlab. Cuando se utilizan funciones más avanzadas para aplicaciones específicas las diferencias pudieran ser más notables entre ambos software, como por ejemplo, que el código de todas las funciones de Scilab (archivos .sci) se pueden consultar y editar por el usuario, en cambio sólo algunas funciones (archivos .m) de Matlab lo permiten. 2.5.- EDITOR DE IMÁGENES. 2.5.1.- ADOBE PHOTOSHOP vs. GIMP, ALTERNATIVA LIBRE. Adobe Photoshop es un software comercial para edición de fotografías, desarrollado por Adobe Systems Incorporated. Usado principalmente para el retoque de fotografías y gráficos, bajo licencia privativa Adobe CLUF con compatibilidad en la plataforma de Windows. Desde el año 2013, la licencia es del tipo software como servicio (ScuS), que es un modelo de distribución de software donde el soporte y los datos se encuentran en servidores de una compañía de tecnologías de información y comunicación (TIC), accediendo a ellos los usuarios vía internet. 26 Fig. 18. Scilab y Matlab. Fuente: elaboración propia.
- 79. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Photoshop soporta muchos tipos de formato de archivos de imágenes, como .bmp, .jpg, .png o .gif, además de contar con formatos propios como .psd o .pdd. A diferencia de Photoshop, GIMP (Image Manipulation Program) es un software libre con licencia GNU GPL totalmente gratuito, para la edición de imágenes digitales tanto dibujos como fotografías en forma de mapa de bits, con la ventaja además de gran compatibilidad multiplataforma entre las que destacan Windows, Mac, Linux, FreeBSD y Solaris. GIMP además de tener su propio formato abierto de ficheros .xcf, es compatible con otros muchos formatos de ficheros gráficos, como: .jpg, .gif, .jpg, .gif, .png, etc y con la mayoría de .psd de Photoshop. Cuenta con la ventaja de poder importar o exportar archivos con formato .pdf y postcript, e imágenes vectoriales creadas con formato .svg. Para realizar funciones específicas, GIMP implementa un extenso catálogo de plugins oficiales y otros creados por usuarios, algunos necesarios para abrir algunos formatos, como darktable para abrir fotos en formato .raw. Photoshop en general tiene más funciones y es más potente en cuanto plugins que GIMP, por ejemplo para editar fotografías, los menús de Photoshop son más completos y sencillos de usar. Photoshop tiene la ventaja de que cuenta con soporte técnico dedicado y tutoriales, mientras que con GIMP hay que buscar esta ayuda por otros medios, 27 Fig. 19. GIMP y Adobe Photoshop. Fuente: elaboración propia.
- 80. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. aunque ambas interfaces son similares, el aprendizaje completo de uno y otro es algo complicado. Photoshop tiene mejor rendimiento y es más fluido que GIMP, optimizando cada vez mejor los recursos de los ordenadores, aunque para el funcionamiento de GIMP necesita muy poca memoria RAM, y su descarga puede llegar a ocupar hasta diez veces menos que Photoshop, por tanto necesita menos requerimientos de hardware. 2.6.- ADMINISTRADOR DE PROYECTOS. 2.6.1.- MICROSOFT PROJECT vs. PROJECT LIBRE, ALTERNATIVA LIBRE. Project es un software desarrollado y comercializado por Microsoft para la asistencia y seguimiento de la administración, planes y programas de proyectos, analizando las cargas de trabajo, y asignando recursos y presupuesto. Desarrollado bajo licencia comercial de Microsoft pertenece a la familia de software privativo, sin forma libre de acceso a su código fuente, sin permitir su libre modificación, adaptación o lectura. Project Libre es un software multilenguaje de gestión de proyectos de código abierto, compatible con alguna de las versiones anteriores y con las plataformas de Windows, Mac y Linux, presentándose como una alternativa clara a Project de Microsoft. Cuenta con licencia CPAL (Licencia de Atribución Pública Común), que es una licencia de software libre de código abierto, cuyo objetivo es ser una licencia general para el software distribuido a través de una red (basada en la licencia pública de Mozilla pero añade algunos requisitos de atribución, aunque posteriormente Debian descubrió que debido a ésta restricción era incompatible con sus directrices de software libre). La mayor parte de las veces crear las dependencias, recursos y opciones es fácil e intuitivo con funcionalidades muy completas, y la vista del diagrama de Gantt y gráficos PERT es muy similar a la de Project, calculando y mostrando visualmente el camino de los proyectos. También se puede realizar diagramas RBS, de estructura analítica de recursos, y diagramas WBS, de estructura de descomposición del trabajo. 28
- 81. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Un aspecto negativo de Project Libre, es la carencia de documentación que lo puede suplir con su comunidad virtual bastante activa, y además puede que le falten algunas opciones referidas a la presentación de informes. El formato de ficheros de Project Libre es .pod (Project Open Document), aunque también pueden imprimir en .pdf, o guardar en .xml para una mayor compatibilidad con Microsoft Project. 2.7.- GESTOR DE CORREOS ELECTRÓNICOS. 2.7.1.- OUTLOOK vs. THUNDERBIRD, ALTERNATIVA LIBRE. Outlook es una aplicación de gestión de correo electrónico integrada en la suite de Microsoft Office, para sistemas operativos Windows y Mac, se trata de un software privativo con licencia Microsoft CLUF (EULA), utilizada también como servicio de agenda personal, y que permite la administración, sincronización y personalización de tareas comunes de varias cuentas a la vez de cualquier proveedor, a través de las herramientas de Office. Outlook permite añadir pequeños programas o extensiones de ayuda, cuyo principal propósito es añadir funcionalidades y automatizar algunas rutinas. Una de las alternativas gratuitas más utilizadas tanto en el ámbito privado como en el profesional es Thunderbird, que es una aplicación de gestión de correo electrónico multiplataforma para Windows, Mac y Linux entre otros, con software 29 Fig. 20. Project Libre y Project de Microsoft. Fuente: elaboración propia.
- 82. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. libre cuyo código fuente puede ser estudiado, modificado, utilizado libremente y redistribuido con cambios o mejoras. Cuenta con la ventaja de ser cliente de noticias, y utilizar un cierto tipo de formato .xml (.rss) desarrollado por la Fundación Mozilla, para distribuir contenido en chats y en la web. Thunderbird trabaja con licencia tipo MPL (licencia pública de Mozilla) que como se ha comentado es una licencia de software libre, de código abierto, descrita y desarrollado por la Fundación Mozilla. Es una mezcla entre la Licencia BSD (Berkeley Software Distribution) modificada y GNU GPL que equilibra los intereses de los desarrolladores de código abierto y propietario. Outlook tiene la ventaja de tener un seguimiento de llamadas más robusto y capacidad de recoger fotos de las redes sociales, sin embargo con Thunderbird puede añadir varios números de teléfono y correos para cada contacto. Además, tiene una completa función calendario que Thunderbird no tiene, aunque puede añadir un plugin para ese propósito. Al igual que Outlook, Thunderbird pueden crear varios correos electrónicos distintos al mismo tiempo, y a mayores guarda cada borrador en pocos minutos. En cuanto a la seguridad Thunderbird cuenta con cifrados de mensajes más robustos a través de los métodos PGP y S/MIME y es compatible más protocolos de correo entrante tipo POP, POP3, IMAP, SMTP y NNTP. 30 Fig. 21. Thunderbird y Outlook de Microsoft. Fuente: elaboración propia.
- 83. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. La gran ventaja de Thunderbird la constituye su estructura clara y sus cientos de complementos (add-ons) que se actualizan conjuntamente con el software con herramientas prácticas para gestión y clasificación de mensajes. Teniendo el inconveniente de que si aumentan los requerimientos de uso se pierde claridad. 2.8.- REALIZACIÓN DE PRESUPUESTOS. 2.8.1.- PRESTO vs. PYARQ PRESUPUESTOS, ALTERNATIVA LIBRE. Presto es un software integrado de la gestión del coste y del tiempo, orientado a BIM (Building Information Modeling) para la realización de presupuestos y mediciones de proyectos de edificación o de obra civil. Está basado en la reutilización de información de cuadros de precios y de presupuestos anteriores y en el aprovechamiento de la información de CAD y de BIM, consta de varios módulos, el básico Presto Presupuestos, y otros módulos adicionales que se pueden adaptar. Es un software comercial desarrollado por RIB Spain, pudiéndose ejecutar en ordenadores con sistema operativo Windows, existiendo los siguientes sistemas de autorización de la licencia, adaptables a cada tipo de usuario, individual o múltiple: - Internet: el uso se autoriza en cada sesión de trabajo. Se puede usar desde cualquier equipo, siempre que se haya dejado de usar en el equipo donde se usó anteriormente. - Placa base: la licencia se vincula a un equipo único y no se puede transferir. - Dispositivo físico: vinculada a un dispositivo físico USB que debe estar conectado al equipo No se ha tenido en cuenta como alternativa libre a Presto, para la realización de presupuestos de proyectos muy básicos el programa descrito anteriormente Calc de LibreOffice, ya que no cuenta con bases de precios y otras funcionalidades propias de los software de presupuestos, debiéndolo combinar como mínimo con el generador de precios CYPE. Así, se ha considerado el PyArq Presupuestos como la alternativa de código libre más aproximada a Presto, se trata de un software libre, de mediciones, 31
- 84. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. presupuestos y control de obras de construcción, bajo licencia GNU GPL versión 3 o posterior, ejecutable en los sistemas operativos Windows, Mac y Linux. Tiene el inconveniente que actualmente todavía se encuentra en la versión beta de desarrollo, no existiendo una versión estable y funcional. Puede importar presupuestos y bases de precios normales en formato FIE-BDC (B3) para ser visualizadas, pero de momento no pueden importarse las bases de precios paramétricas, y tampoco se pueden crear, editar o guardar presupuestos, ni generar informes, lo cual queda muy lejos de ser utilizable de forma productiva. Además, para que el programa funcione se requiere instalar previamente Phyton (mejor lenguaje de programación), GTK+ (mejor entorno gráfico) y PyGObject (el mejor entorno gráfico en el mejor lenguaje de programación). Debido a estos inconvenientes, se presentan las siguientes ventajas de Presto: - Funcionamiento predefinido pero flexible, orientado a la reutilización de la información y específico para la construcción e ingeniería civil. - Su estructura de desglose de trabajo contiene el modelo de costes, que incluye todos los conceptos del presupuesto unificados. - Usa estratégicamente la codificación en todos los conceptos del presupuesto. - Dispone de recursos específicos para numerosos países y entornos culturales. - Cada usuario puede guardar y recuperar su entorno personal de trabajo. - La seguridad de acceso queda cubierta con la posibilidad de restringir el acceso a las funciones para determinados usuarios, pudiéndose configurar también entornos de trabajo para cada uno de ellos. - Existe la posibilidad de firmar digitalmente los presupuestos. - Posibilidad de asociar archivos, imágenes, documentos .pdf, planos .dwg, hojas excel o familias Revit a cada concepto, documento o fecha del presupuesto. - Interoperabilidad entre Excel, Word de Microsoft Office. - Los trabajos se pueden exportar a una base de datos Access, SQL o .xml. 32
- 85. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. - Compatibilidad con el formato BC3 (también conocido como formato FIE-BDC) que es un fichero estándar que permite intercambiar fácilmente información entre programas de presupuestación y bases de datos de la construcción, y el formato GAEB DA utilizado en Alemania. - Publicación en internet con alto nivel de personalización el trabajo realizado. Presto actualmente no cuenta con una mejor alternativa libre posible orientada al presupuesto, donde la información sea accesible y utilizable por el resto usuarios del sistema, pudiendo crear una base de datos corporativa. Presto es un software abierto y personalizable en la extracción de resultados, en la obtención de información generada a partir de los datos existentes, en la exportación e importación de archivos de otros programas y en la creación de complementos o programas auxiliares que realicen funciones específicas para un grupo de usuarios. 2.9.- COMPRESIÓN Y DESCOMPRESIÓN DE ARCHIVOS. 2.9.1.- WINZIP vs. 7-ZIP, ALTERNATIVA LIBRE. WinZip es un compresor de archivos multilenguaje comercial (aunque cuenta con una versión gratuita), desarrollado por WinZip Computing, ejecutable bajo entornos operativos de Windows. 33 Fig. 22. PyArq Presupuestos y Presto. Fuente: elaboración propia.
- 86. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Se comercializa con licencia shareware, en la que el usuario puede evaluar de forma gratuita el producto, pero con limitaciones en el tiempo o formas de uso. Para elimina estas limitaciones se requiere de un pago, aunque también existe el llamado "shareware de precio cero". WinZip por defecto crea archivos en formato .zip, aunque trabajar con formatos de archivos comprimidos .zip, .zipx, .rar, .7z, .tar, .gzip, .vhd, .xz y .tar. También ofrece numerosas funciones para la gestión de estos archivos como encontrar, abrir, editar y compartir archivos personales rápidamente, del ordenador, nube o red y si se desea herramienta para cifrar los archivos cuando se comprimen. Una alternativa eficiente y rápida muy popular a WinZip, es el compresor de archivos multilenguaje gratuito 7-Zip, desarrollado por Igor Pavlov, que usa un método de compresión más adecuado para textos y además puede aplicar un filtro a los archivos ejecutables aumentando su compresibilidad, a diferencia de los archivos comprimidos .zip, mejora la compresión de conjuntos de archivos pequeños. Se comercializa con licencia libre tipo GNU LGLP, garantizando a los usuarios finales la libertad de usar, estudiar, compartir y modificar el software. 34 Fig. 23. WinZip Pro. Fuente: elaboración propia.
- 87. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Aunque 7-Zip se ejecuta en la plataforma de Windows, también puede ejecutarse en sistemas operativos Linux, FreeBSD y Mac, mediante la instalación del paquete conocido como p7Zip, con varios programas con interfaz gráfica para el usuario. El formato de archivos propio es .7z, pudiendo descomprimir hasta 31 formatos de archivo diferentes, y capaz de comprimir y descomprimir 7 formatos distintos. Y su compresión es hasta un 10 % más efectiva que la realizada con WinZip. 7-Zip puede cifrar los archivos de forma segura hasta 256 bits con AES (Advanced Encryption Standard) y tiene la posibilidad de crear archivos autoextraíbles (SFX) de forma sencilla. Por último se integra automáticamente en el menú del explorador de Windows. 3.- SOFTWARE DE INTERÉS ESPECÍFICO EN INGENIERÍA CIVIL. 3.1.- PROCESAMIENTO FOTOGRAMÉTRICO DE IMÁGENES DIGITALES. 3.1.1.- AGISOFT METASHAPE vs. REGARD3D, ALTERNATIVA LIBRE. Agisoft Metashape anteriormente conocido como Agisoft PhotoScan, es un tipo de software independiente con licencia de software privativo o no libre, que realiza el procesamiento fotogramétrico de imágenes digitales y genera datos espaciales 3D. 35 Fig 24. 7-Zip. Fuente: elaboración propia.
- 88. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Cuenta con dos ediciones, Agisoft Metashape Professional con múltiples funcionalidades y Standard con las funcionalidades básicas de triangulación fotogramétrica, generación de nube de puntos densa, modelado 3D, cosido panorámico y soporte para cámara ojo de pez, que funcionan sólo bajo el sistema operativo de Windows. Tiene la ventaja de contar con un sistema de procesamiento automatizado inteligente, que puede ser manejado fácilmente por un novato o ser ajustado para realizar complejas tareas con gran cantidad de datos por un especialista, además, implementa un aprendizaje automático mejorando sus algoritmos utilizando datos generados por la comunidad. Agisoft Metashape funciona con casi todos los principales formatos de archivo como .jpg, .bmp, .exr, .mpo, .ppm, .tif y pn, y con la última edición cuenta con la posibilidad de editar modelos 4D, es decir, grabar las escenas en 3D para posteriormente manipularlas. Otra ventaja de Agisoft Metashape Professional es su plataforma en línea ofrece un servicio de procesamiento en la nube con más opciones para inspeccionar y analizar los resultados del procesamiento. Regard3D es una gran alternativa a Metashape, pues tiene la ventaja de ser un programa de fotogrametría gratuito muy potente y de código abierto, que utiliza el método de la estructura sobre el movimiento (SfM) para generar modelos 3D. 36 Fig. 25. Regard3D y Agisoft Metashape. Fuente: elaboración propia.
- 89. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Regard3D además, funciona bajo las plataformas de Windows, Mac y Linux y está basado en potentes bibliotecas y herramientas de terceros. Su aprendizaje no resulta complicado a través de los documentos y tutoriales que proporciona. 3.2.- MODELADO HIDRÁULICO, HIDROLÓGICO, HIDROGEOLÓGICO. 3.2.1.- CIVIL 3D vs. HEC-RAS, HEC-HMS Y MODFLOW. AutoCAD Civil3D es un software de diseño y cálculo desarrollado por Autodesk, muy utilizado en el diseño de infraestructura diversa, principalmente relacionada con el movimiento de tierras, topografía y redes de tuberías. Este apartado se centrará en las extensiones opcionales para el Civil3D de hidráulica e hidrología denominadas Hidraflow: Hydrograhs (análisis hidrológicos de cuencas de desagüe), Express (tareas hidráulicas e hidrológicas cotidianas) y Storm (análisis hidrológicos e hidráulicos de redes de alcantarillado de aguas pluviales). Comparte muchas herramientas con AutoCAD, y como él, cuenta con licencia de software privativo o no libre, sin acceso libre a su código fuente, quedando prohibida su libre modificación, adaptación o lectura por parte de terceros. 37 Fig. 26. AutoCAD Civil 3D. Fuente: elaboración propia.
- 90. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Algunas alternativas libres y otras freeware, de las anteriores extensiones son: HEC-RAS: cuenta con licencia freeware, es decir, es un software privativo distribuido de forma gratuita pero sin dar al usuario algunas libertades asociadas al uso del software libre, desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos para entornos Windows o a través de Wine (software libre que permite que se pueda ejecutar en otros entornos como Linux o Mac), es de dominio público y está disponible para su descarga desde el sitio del Centro de Ingeniería Hidrológica. Modeliza la hidráulica de flujo de aguas de ríos naturales y de otros canales. Está capacitado para el modelado bidimensional de flujo, así como de modelado de transferencia de sedimentos. Tiene la ventaja de poder importarse las secciones calculadas desde AutoCAD y que incluye documentación completa que facilita al usuario el aprendizaje en la utilización del software. 38 Fig. 27. HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center y River Analysis System). Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/HEC-RAS.
- 91. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Las desventajas de HEC-RAS son que solo se aplica en el caso de cursos de agua de pendiente suave, para pendientes superiores al 10% puede provocar inestabilidades. También tiene limitaciones para flujo bajo una válvula de profundidad y otros tipos de flujos no permanentes. Existe un software alternativo a HEC-RAS que sí es realmente libre, denominado MASCARET, que se proporciona de forma gratuita bajo la licencia GPLv3 y dispone de una interfaz gráfica de usuario bajo la licencia gratuita GPL v2, actualizándose una vez al año. Permite realizar cálculos tanto para flujos fluviales como transcríticos, en régimen permanente o no permanente para modelados hidráulicos de superficie libre unidimensional cubriendo muchos estudios de casos, con la desventaja de ser un software complejo. Integra en el software un módulo de calidad del agua (TRACER) y un módulo de transporte de sedimentos sólidos (MASCAPA). HEC-HMS: diseñado en el Hydrologic Engineering Center para modelados del sistema hidrológico y simulaciones de procesos de precipitación: escorrentía de cuencas hidrográficas dendríticas. 39 Fig. 28. MASCARET. Fuente: https://fr.wikipedia.org/wiki.
- 92. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Al igual que HEC-RAS, también cuenta con licencia freeware y se desarrolla en los mismos entornos. Puede general hidrogramas de simulación de la escorrentía de grandes cuencas fluviales, así como de pequeños centros urbanos. Para cada proceso se puede elegir entre varias opciones de modelos matemáticos asociados a diferentes entornos y condiciones. Añade una interfaz gráfica de usuario para facilitar su uso. MODFLOW: software de código libre, es decir se distribuye sin ningún tipo de coste con libertad de descargar, instalar y modificar, sobre modelamiento de agua subterránea, y desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos puede ser ejecutado en los sistemas operativos Windows, DOS y Unix. Tiene ciertas ventajas como la versatilidad de transferencia de información, la transparencia en las simulaciones y el fomento del diálogo en la gestión de recursos hídricos. Además, cuenta con manuales bien documentados, su estructura es modular y recibe actualizaciones continuas. 40 Fig. 29. HEC-HMS 4.1. Fuente: https://www.hec.usace.army.mil/software.
- 93. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Realiza controles exactos del agua proveniente de almacenamiento, con buenas configuraciones para su cálculo de los diferentes paquetes integrados. 3.3.- REDES DE SANEAMIENTO. 3.3.1.- WATERCAD vs. EPANET, ALTERNATIVA LIBRE. WaterCAD es un software con licencia comercial desarrollado por Bentley, para el análisis, modelación y gestión de redes a presión de sistemas de distribución o de riesgo, únicamente bajo entorno operativo de Windows. Permite el análisis hidráulico de redes de agua, determinando presiones, caudales, velocidades, pérdidas de carga y otros parámetros de elementos singulares, y además, permite extender sus capacidades a temas de gestión a largo plazo de sistemas de abastecimiento. WaterCAD además de contar con una interfaz gráfica autónoma (Windows Stand Alone), puede ejecutarse integrado en entornos CAD como AutoCAD y MicroStation. Tiene las ventajas de su interoperabilidad, facilidad de uso, herramientas de productividad, ágil en la creación de modelos, procesos de consulta multi-criterio, operaciones de análisis espacial, posibilidades gráficas, integración con SIG, etc. 41 Fig. 30. MODFLOW. Fuente: https://www.comunidadism.es/herramientas/modflow.
- 94. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Como alternativa a WaterCAD existe el software Epanet, que analiza sistemas de distribución de agua potable, desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. Es un software de dominio público con licencia de código libre, que se puede copiar y distribuir libremente, para sistemas operativos Windows, Mac y Linux (con Wine). Al igual que WaterCAD analiza hidráulicamente el comportamiento y la calidad de las aguas en redes de tuberías a presión con periodos de simulación, determinando presiones y caudales. Muchas compañías de software incorporan a Epanet dentro de sus paquetes propietarios, centrados a menudo en sistemas SIG. Epanet está ampliamente reconocido y muchos programas comerciales utilizan su archivo entrada con formato .inp. Los algoritmos de análisis hidráulicos que aplican ambos, se basan en la misma metodología de cálculo, pero Bentley durante casi dos décadas, ha generado importantes desarrollos y avances convirtiendo a WaterCAD en un software más completo y líder del mercado. 42 Fig. 31. WaterCAD. Fuente: https://www.researchgate.net.
- 95. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. Así se pueden enumerar las siguientes ventajas de WaterCAD frente a Epanet: - Ofrece soporte para 3 plataformas: AutoCAD, MicroStation y Stand Alone. - Mejor administrador de escenarios del mercado. - Tablas más flexibles en la configuración de informes tabulares. - Mejor calibración hidráulica, para gestionar múltiples situaciones específicas. - Herramienta para diseño optimizado de redes y/o rehabilitación, fortaleciendo el desarrollo y análisis del coste. Y múltiples herramientas de análisis extendido. - El módulo de análisis crítico para labores operativas y evaluación del impacto de fallas en el sistema por roturas o labores de mantenimiento. - Mejor soporte empresarial en el campo de servicio al cliente a través del Centro de soluciones de Bentley. 3.4.- CÁLCULO DE ESTRUCTURAS. 3.4.1.- CYPECAD vs. ESTRU 3D, ALTERNATIVA LIBRE. CYPECAD es un software multilenguaje muy extendido para el diseño, cálculo y dimensionado de estructuras de obra civil y edificación, sometidas a esfuerzos horizontales, verticales y la acción del fuego. Desarrollado y distribuido por la empresa CYPE Ingenieros con licencia comercial, ejecutándose únicamente en entornos Widows (Linux y Mac sólo a través de Wine). 43 Fig. 32. Epanet 2.0. Fuente: https://hidraulicos.blogspot.com.
- 96. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. CYPECAD funciona a través de una línea de programas desarrollado por CYPE, donde los fabricantes ofrecen sus productos para que los usuarios los integren en sus proyectos analizando los diferentes catálogos, trabajando mediante formatos de archivos .ifc, .dxf, .dwg compatibles con programas CAD. Otras ventajas son la simplicidad de interfaz y manejo de usuario, herramientas fáciles e intuitivas, aplicación de amplia bases de datos de las normas específicas a nivel internacional, gran interoperabilidad con otras aplicaciones permitiendo combinar los modelos físicos y analíticos. Además, dispone de un gran soporte técnico a través de contacto telefónico, chats y correo electrónico. Como alternativa libre a CYPECAD se encuentra el software de análisis estructural de código abierto y gratuito Estru3D, presentado por SourceForge (central de desarrollos de software que controla y gestiona varios proyectos de software libre y actúa como el repositorio de código fuente) que usa librerías escritas y compiladas en C que realizan la parte gruesa del cálculo. 44 Fig. 33. CYPE. Fuente: elaboración propia.
- 97. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. A parte de ser un software gratuito y de código abierto bajo licencia GNU GPL, tiene la ventaja de poder ejecutarse bajo los sistemas operativos Window y Linux, con su propia interfaz gráfica completa de usuario. Actualmente es difícil encontrar un software libre competitivo para el cálculo estructural, siendo Estru3D uno de los programas emergentes mas interesantes de este tipo, con características menos potentes en todos los ámbitos que software descrito de CYPECAD. 45 Fig. 34. Estru3D. Fuente: elaboración propia.
- 98. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. 7.- BIBLIOGRAFÍA. Direcciones y páginas web consultadas: https:///www.suricattta.es/programas. https://www.tuexperto.com. https://www.asap.com.ve/blog. https://www.genbeta.com/herramientas. https://es.wikipedia.org/wiki. https://www.informaticaparatunegocio.com. https://www.softzone.es. https://www.ionos.es/digitalguide/servidores/herramientas. https://es.libreoffice.org/descubre/impress. https://www.free-power-point-templates.com. https://www.wikidata.org/wiki. https://descubriendolibreoffice.wordpress.com. https://mejorsoftware.info/tools/libreoffice-math. https://www.filehorse.com. https://tequiero.wordpress.com. https://3dbuilders.pro. https://resources.argis.com/es/help/getting-started. https://www.cursosgis.com. https://www.adslzone.net/reportajes/software. https://luisreyes.es/cinco-alternativas-libres-de-microsoft-project. https://www.rib-software.es/presto. https://www.comgrap.cl/presto. https://atareao.es/software/ofimatica/presupuestos-y-mediciones-con-libreoffice. 46
- 99. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 3: Software de interés y su alternativa libre. https://www.instop.es/Agisoft/agisoft-photoscan.php https://all3dp.com/es/1/mejores-programas-fotogrametria. https://knowledge.autodesk.com/support/civil-3d. https://www.tecpa.es/hecras-preguntas-respuestas. https://es.frwiki.wiki/wiki/HEC-RAS. https://gidahatari.com/ih-es. https://communities.bentley.com. https://www-epa-gov.translate.goog. https://www.cype.es. https://sourceforge.net/projects/estru3d. https://www.engenhariacivil.com/estru3d-010. 47
- 100. Práctica 4 Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional Asignatura: Informática Curso: 1º
- 101. Informática Índice 1. Introducción.............................................................................................................................................3 1.1. Resolución de ecuaciones matriciales........................................................................................................3 2. Tema de Trabajo.......................................................................................................................................4 3. Parte 1: Análisis preliminares con Calc. Obtención de clases de estudio............................................7 3.1. Depuración de Datos..................................................................................................................................7 3.2. Representación de los datos y obtención de clases de estudio....................................................................7 3.3. Análisis por grupo......................................................................................................................................8 3.4. Formación del sistema matricial sobredimensionado.................................................................................9 4. Parte 2: Resolución matricial con Scilab. Obtención de coeficientes................................................11 4.1. Incorporación de los datos en Scilab........................................................................................................11 4.2. Operaciones en Scilab..............................................................................................................................13 4.3. Exportación de resultados desde Scilab...................................................................................................13 5. Parte 3: Análisis finales con Calc. Comparación de resultados.........................................................13 5.1. Evaluación de los polinomios obtenidos en cada grupo...........................................................................13 5.2. Proyección de la evolución de las defunciones........................................................................................14 6. Formato de entrega................................................................................................................................14 Práctica 4 2
- 102. Informática 1. Introducción. A lo largo de la asignatura se han explorado las posibilidades de una Hoja de Cálculo, en concreto, Calc, de la suite LibreOffice. Una de las aplicaciones exploradas es la posibilidad de formatear datos de diversas fuentes para su gestión posterior en un software de Gestión de Bases de Datos, en concreto, Base, también de la suite Libreoffice. Hay que tener en cuenta que en una Hoja de Cálculo, las operaciones sobre los datos se realizan sobre celdas, mientras que la gestión de los datos en un software de Gestión de BBDD, las operaciones se realizan sobre registros (tuplas, en la terminología del Modelo Relacional, equivalentes a las filas de la Hoja de Cálculo). En el desarrollo de la práctica se explicaron las condiciones (mínimas) a cumplir para que un conjunto de datos, formateados en filas y columnas, pudiesen ser gestionados adecuadamente en Base (o cualquier otro software equivalente). Sin embargo, las posibilidades de análisis de datos con una Hoja de Cálculo son enormes, siendo el objetivo de esta práctica que el alumno explore y profundice en dichas posibilidades y, además, realice un análisis conjuntamente con otro grupo de programas de alto interés en ingeniería: el software de Cálculo Computacional. Esta simbiosis, software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional, es muy frecuente en el ámbito de la ingeniería y ofrece unas posibilidades de cálculo que deben conocerse: el objetivo es manejar y entender la portabilidad y compatibilidad entre datos de ambos tipos de software. Como ejemplo de este último tipo de software se utilizará Scilab, un software con también muchas opciones y herramientas para el análisis de datos. En este caso, se utilizará Scilab como medio para resolver una ecuación matricial con una característica también muy usual en el campo de la ingeniería: una ecuación matricial sobredimensionada. 1.1. Resolución de ecuaciones matriciales. Para resolver una ecuación matricial, se ha de cumplir (entre otras cosas) que el número de ecuaciones ha de ser, al menos, igual al número de incógnitas, es decir, el número de filas de la matriz de coeficientes (A) debe ser igual al número de incógnitas de la matriz de incógnitas (X), al igual que la matriz de términos independientes (L). En este caso, sólo existe una solución. A continuación se muestra la estructura de la ecuación matricial, para el caso de dos incógnitas: A · X = L ⇒ [a11 a12 a21 a22 ]· [x1 x2 ]= [l1 l2 ] ⇒ X = A −1 · L Sin embargo, en ingeniería es habitual que tengamos más ecuaciones que incógnitas (de hecho, es lo aconsejable para detectar posibles errores en las observaciones), de forma que se produce una redundancia que asegura unos resultados contrastables. Dicho de otra forma, lo habitual en ingeniería es que realicemos más observaciones de las necesarias para determinar los valores buscados. La estructura de la ecuación matricial sobredimensionada, para el caso de dos incógnitas, es la que se muestra a continuación: A · X = L ⇒ [ a11 a12 a21 a22 ... ... an 1 an 2 ]· [x1 x2 ]= [ l1 l2 ... ln ] Como podemos observar, en este caso la matriz de coeficientes (A) está sobredimensionada con respecto a las incógnitas (X), formando un total de n ecuaciones con dos incógnitas (n>nº de incógnitas). La matriz de términos independientes (L) también estará sobredimensionada, con un total de n términos independientes. Para resolver esta situación, se utiliza la técnica de Mínimos Cuadrados (MMCC), técnica de análisis numérico enmarcada dentro de la optimización matemática, en la que, dados un conjunto de pares ordenados y una familia de funciones, se intenta encontrar la función continua, dentro de dicha familia, que mejor se aproxime a los datos (un "mejor ajuste"), de acuerdo con el criterio de “mínimo error cuadrático”, es decir, se intenta minimizar la Práctica 4 3
- 103. Informática suma de cuadrados de las diferencias entre los puntos generados por la función elegida y los correspondientes valores en los datos. Dado que el estudio de esta técnica se aborda en cursos superiores, nos limitaremos a exponer la solución de una ecuación matricial sobredimensionada1 : X = N A −1 · AT · L , siendo N A = AT · A 2. Tema de Trabajo. El estudio se realizará sobre los datos de una provincia, a elegir por el alumno, con resolución municipal. En concreto, los datos a obtener para cada uno de los municipios de la provincia seleccionada serán los correspondientes a los fallecimientos. Para acceder a dichos datos, en la página principal del INE (https://www.ine.es/), se seleccionará el apartado “Fenómenos demográficos”, que se encuentra en “Estadísticas/Demografía y población”. Una vez desplegada la página, se seleccionará la opción “Estadística de defunciones. Movimiento natural de la población”, apareciendo una nueva página donde se debe seleccionar la opción “Resultados”, donde nos situaremos sobre la pestaña “Definitivos”, como se muestra en la imagen siguiente. En dicha pestaña, se seleccionará la opción “Resumen municipal de fenómenos demográficos desde 1996”, accediendo a una nueva página, donde aparece un listado con los años desde 1996 a 2020, teniendo que desplegar cada uno de ellos para acceder a los datos que deberemos bajar para la provincia seleccionada, tal y como se muestra en la imagen siguiente para el año 1996. 1: En la solución ofrecida se ha considerado que todas las observaciones tienen el mismo peso. Práctica 4 4
- 104. Informática Seleccionando la provincia de estudio, se accederá a la página siguiente, que permite visualizar los datos buscados. Sucede que los fallecimientos se encuentran distribuidos en dos epígrafes: “muertes fetales tardías por residencia materna” y “fallecidos por el lugar de residencia”, que se seleccionarán, junto al total de los municipios, como se muestra en la imagen siguiente. Una vez realizada la selección, se presiona sobre el botón “Consultar selección”, que permite visualizar el conjuntos de datos, apareciendo la opción que permite bajar dichos datos. Entre las opciones posibles, se debe utilizar “Texto plano: separado por ;”, como se muestra en la imagen siguiente. Esto generará un fichero con los datos seleccionados para el año correspondiente. Práctica 4 5
- 105. Informática El procedimiento comentado generará un fichero “csv” por cada año disponible, el conjunto de los cuales podrá gestionarse mediante Libreoffice Calc. El dato de fallecimientos buscado será la suma de los dos epígrafes por cada año. Por lo tanto, el primer paso será obtener el fichero con los datos adecuadamente formateados para su tratamiento posterior, obteniendo en Libreoffice Calc un ficchero con una primera hoja con la distribución que se muestra en la imagen siguiente. A partir de este momento, aunque los pasos a seguir se documentan con datos de población, el procedimiento es el mismo, por lo que la única diferencia estriba en a qué conjunto de datos se aplican. Para el procedimiento de obtención de la función no se tendrán en cuenta los valores correspondientes al año 2020, primero de la pandemia, puesto que el objetivo será obtener la desviación de ese año respecto a la función obtenida. Práctica 4 6
- 106. Informática 3. Parte 1: Análisis preliminares con Calc. Obtención de clases de estudio. 3.1. Depuración de Datos. Una vez importados los datos a Libreoffice Calc, como ya se ha comentado, siguiendo el procedimiento de depuración realizado en clase, se obtendrán los datos adecuadamente formateados con sus columnas (en este caso no es necesario obtener la hoja correspondiente a “Municipios”, dado que no se van a gestionar con un Sistema de Gestión de BBDD): Cod_INE, Municipio y años de estudio (los disponibles en la fecha de descarga). Figura 1. Hoja con los datos formateados para su análisis en Calc. 3.2. Representación de los datos y obtención de clases de estudio. El primer objetivo será establecer el número de clases en los que podemos dividir el conjunto de datos. Esta técnica será de interés, por ejemplo, para una representación en un mapa de coropletas2 , como se verá en la asignatura correspondiente. Es decir, utilizando Libreoffice Calc, podemos realizar un análisis de los datos que nos permite dividir dichos datos en clases, para su representación o, como en este caso, análisis segmentado, en el cual agrupamos los datos para garantizar un estudio y resultados coherentes. Esta división en clases se va a realizar de forma visual, mediante la representación de los datos en algún tipo de gráfico, que será un gráfico de líneas en un elevado número de ocasiones, cuyo eje “Y” estará en escala logarítmica. El primer paso es realizar un resumen de los datos, utilizando un estadístico apropiado (en este caso, la media) y ordenando los datos, que permita su representación, como se muestra en la imagen siguiente. Se deberán explorar las funciones ofrecidas por Calc para obtener dicho valor medio3 , manteniendo, además, la 2: Forma de cartografiado cuantitativo utilizada para la representación de fenómenos discretos asociados a unidades de enumeración (en este caso, Municipios), a las que se aplican símbolos superficiales de acuerdo con su valor (por ejemplo, una gama de color). 3: No será válido el cálculo “manual”, obtenido como suma de valores y división por el número de valores. El objetivo es explorar las funciones y formas de representación que Libreoffice Calc nos ofrece. Práctica 4 7
- 107. Informática consistencia de los datos de entrada en lo referente a su resolución. Figura 2. Hoja con los datos formateados para su representación en un gráfico de líneas con las condiciones establecidas en apartados anteriores en Libreoffice Calc. El gráfico así obtenido permite diferenciar las divisiones coherentes de los datos, es decir, los intervalos donde la línea sigue una tendencia uniforme (es posible ampliar el gráfico para realizar dicho análisis con el detalle apropiado). Por ejemplo, en este caso, podemos ver que la capital de provincia conforma una clase propia, ya que su población es netamente superior a la de las poblaciones siguientes (es el caso típico de las provincias españolas, donde habitualmente la población de la capital de la provincia destaca respecto al resto de poblaciones). Las siguientes clases (grupos de análisis) se irían definiendo mediante la identificación de los puntos de inflexión de la línea obtenida en la representación, ampliando el gráfico en las zonas donde fuere necesario. En este caso, podríamos identificar hasta un total de 6 clases o grupos de análisis, el último de ellos correspondiente a un municipio que también se diferencia por su población en la cola de la línea, pero por su escasa población. 3.3. Análisis por grupo. Una vez obtenidos los grupos de análisis, procederíamos al estudio en cada uno de los grupos. El objetivo será obtener una función ajustada según los criterios de MMCC, comentados en la introducción, que permitiría realizar una proyección sobre la evolución de la población para años posteriores. Para ello, en primer lugar, en Libreoffice Calc realizamos la representación característica del grupo. Para este análisis hay que tener en cuenta que habrá grupos que contengan datos de varias poblaciones, siendo necesario realizar un resumen de datos, al estilo del planteado anteriormente. Para el caso del primer grupo en la provincia de estudio, que se corresponde con el municipio de Ávila, el objetivo es obtener la representación de la población en los diferentes años disponibles, con una ordenación basada en la secuencia de los años, como se muestra en la imagen siguiente. Calc permite ajustar una línea de tendencia a la representación de la línea de datos (haciendo “clic” con el botón derecho del ratón aparece un menú flotante con la opción de “insertar línea de tendencia”), con diferentes posibilidades: lineal, logarítmica, exponencial, … Para nuestro estudio, se ajustará una curva polinómica, en la cual es necesario establecer su grado. El alumno tendrá que encontrar el grado que mejor se adapte visualmente a la línea de representación de datos. Práctica 4 8
- 108. Informática Figura 3. Hoja con los datos formateados para un grupo (en este caso, el municipio de Ávila), para su representación en un gráfico de líneas en el que se han incluido dos curvas de tendencia polinómicas de grados 6 y 7. Este análisis permitirá establecer, de forma visual, el grado del polinomio que mejor se ajusta a la evolución de la población para el grupo de estudio en el grupo considerado. El objetivo será obtener los parámetros que definen dicho polinomio. 3.4. Formación del sistema matricial sobredimensionado. El siguiente paso será la formación del sistema matricial sobredimensionado para obtener la función representativa de la evolución de la población para el grupo de estudio. Por ejemplo, supongamos que visualmente el polinomio de grado 7 es el que mejor se adapta a la línea de representación de los datos. Resultará que la ecuación de la función polinómica de representación será del siguiente tipo: ax7 +bx6 +cx5 +dx4 +ex3 +fx2 +gx+h=Población Es decir, dado un año (variable x), obtendríamos el valor de población estimado a través de los parámetros {a, b, c, d, e, f, g, h}. El problema es que desconocemos el valor de dichos parámetros. No obstante, podríamos obtener dichos parámetros sin más que formar las ecuaciones correspondientes a 8 años (al menos deberemos formar 8 ecuaciones, ya que tenemos 8 incógnitas). Sin embargo, disponemos de datos de más de 8 años, con lo cual podemos formar más de 8 ecuaciones, estando en el caso que se explicaba en la introducción de la práctica. En primer lugar, observemos que la matriz de incógnitas, X, se corresponde con los parámetros, {a, b, c, d, e, f, g, h} y la matriz de términos independientes, L, con los datos de población de los diferentes años. Faltaría por obtener la matriz de coeficientes, A, para así poder resolver el sistema matricial sobredimensionado. A primera vista, parece que la “x” debería ser el año del que disponemos datos (1996, 1997, …). Sin embargo, lo recomendable es realizar un cambio de variable4 , siguiendo las siguientes premisas: • El año en sí mismo no es un dato de referencia, salvo para ubicar temporalmente la información de población, y no resulta apropiado para la formación de las ecuaciones. • Si analizamos la información del dato “año” desde el punto de vista de la formación de las ecuaciones, vemos que lo que realmente tenemos es una sucesión uniformemente espaciada (valor 1), que indica el 4: El cambio de variable es una operación habitual en muchos estudios, siendo necesario analizar la información que subyace a la aparente variable que codifica la información. En este caso, se realizará para la variable “año” con respecto a la población. Práctica 4 9
- 109. Informática punto origen de la serie. • Ese punto origen puede trasladarse a lo largo de la serie, codificándose con valor cero. Esa traslación no influye sobre la definición de la curva como tal, si no sólo sobre el inicio de la referencia de los datos. • Para el trabajo en la asignatura, supondremos que el inicio de la serie corresponde al año 1996, con valor 1. En base a estas premisas podremos formar las matrices de cálculo de forma inmediata con ayuda de Calc, tal y como se muestra en la imagen siguiente. Figura 4. Hoja con los datos para formar las matrices de cálculo par el grupo de estudio (en este caso, el municipio de Ávila), para un polinomio de grado 7. Las primeras 8 columnas contienen los datos de la matriz de coeficientes, y la última columna (“Población”) los datos de la matriz de términos independientes, siguiendo las premisas establecidas. Los valores de las columnas A a G son el resultado de la aplicación de la fórmula correspondiente al planteamiento del ejercicio, que deben ser codificadas en Calc, para la obtención rápida de los valores buscados. Como se puede observar, la matriz de coeficientes tendrá dimensiones [22,8], y la de términos independientes [22,1]. La matriz de incógnitas será de dimensiones [8,1]. Por último, será necesario obtener los datos para calcular los valores de los coeficientes del polinomio que mejor se ajuste visualmente a los datos de población del grupo y los coeficientes de los polinomios de grado superior e inferior (para el ejemplo, calcularíamos los valores para el polinomio de grado 8 y 6). en definitiva, se formarán tres conjuntos de ecuaciones matriciales por grupo. Práctica 4 10
- 110. Informática 4. Parte 2: Resolución matricial con Scilab. Obtención de coeficientes. 4.1. Incorporación de los datos en Scilab. Una vez obtenidos los valores de las diferentes matrices, será necesario resolver la ecuación matricial sobredimensionada resultante, para lo cual se utilizará Scilab. Dado que en Scilab la definición de datos nativa es una matriz, la resolución del sistema matricial se reduce a incorporar los datos obtenidos con Calc de forma apropiada en Scilab y resolver el sistema siguiendo el procedimiento comentado en la introducción de la práctica. Para incorporar los datos obtenidos con Calc, el primer paso es exportar (opción del menú de Calc “Guardar como”) la hoja correspondiente a dichos datos desde Calc a un archivo de texto, de tipo "csv", con las opciones que se muestra en la imagen adjunta. Este archivo se deberá guardar en el directorio de trabajo por defecto de Scilab, para importarlo posteriormente, tal y como se muestra en la imagen siguiente. Figura 6. Directorio de trabajo de Scilab. Se pueden observar diferentes archivos “csv” disponibles para su importación. Una vez situados los archivos “csv” en el lugar apropiado (uno por cada uno de los ajustes), procederemos a su incorporación como una variable matricial en Scilab, siguiendo los siguientes pasos: 1) El resultado de la exportación genera una primera línea en el archivo con el encabezado de las columnas (si en el proceso de cálculo se hubiera puesto ese encabezado, como en el ejemplo). Esa línea sólo tiene carácter informativo y, por tanto, debe ser eliminada (una matriz no tiene encabezado). Es importante eliminar la línea completa, es decir, no sólo eliminar la información, sino también la propia línea en sí, sin dejar una línea antes de los datos sin contenido. 2) Una vez eliminado el encabezado, tendremos como resultado un fichero con datos separados en columnas, Práctica 4 11 Figura 5. Parámetros de exportacion a “csv”.
- 111. Informática por el espacio, y en filas, es decir, una matriz. La importación de la matriz se realiza utilizando la orden siguiente: • <Variable>=read(<Nombre_Archivo>,m,n); ➢ <Variable> : nombre de la variable de asignación de la matriz. ➢ <Nombre_Archivo> : nombre del archivo que contiene los datos, entre comillas. ➢ m: número de filas de la matriz a importar. Si se pone el valor -1, se leerá el fichero hasta el final. ➢ n: número de columnas de la matriz a importar. En la imagen siguiente se muestra la operación correspondiente al ejemplo y el resultado de la importación. Figura 7. Asignación a la variable “T” en Scilab de los datos obtenidos en Calc para el polinomio de grado 7. Práctica 4 12
- 112. Informática 4.2. Operaciones en Scilab. Llegados a este punto, tenemos una variable (matricial) que contiene los datos generados en Calc para poder resolver el sistema matricial sobredimensionado. No obstante, no tenemos las matrices de cálculo, sino una matriz que contiene todos los datos. El siguiente paso será obtener las matrices de cálculo, es decir, la matriz de coeficientes, A, y la matriz de términos independientes, L, para poder aplicar el procedimiento expuesto en la introducción y obtener la matriz de incógnitas, X. Esta matriz, que será de una columna y de tantas filas como el grado del polinomio buscado más una, contendrá los valores de los coeficientes buscados, pudiendo así expresar de forma completa la función ajustada, que permitirá realizar proyecciones futuras sobre la evolución de la población en el grupo de análisis. La tabla adjunta contiene los comandos relacionados con la extracción de las matrices de interés. El alumno deberá utilizar la combinación adecuada de comandos para formar las matrices A, L. Una vez obtenidas dichas matrices, se aplicará el procedimiento descrito en la introducción para obtener las diferentes matrices X, es decir, las soluciones. 4.3. Exportación de resultados desde Scilab. El objetivo final de todo el proceso será analizar los resultados de las diferentes funciones de los diferentes grupos de análisis. Para ello, será necesario contrastar las funciones obtenidas para cada grupo de análisis con los datos de población. Este paso se realizará en Calc, por lo que es necesario llevar los valores de los coeficientes obtenidos de nuevo a dicho programa (las diferentes matrices X). Para exportar los datos de una matriz se utilizará el comando siguiente: • write(<Nombre_Archivo>,<Nombre_Variable>) ➢ <Nombre_Archivo> : nombre del archivo que contendrá los datos, entre comillas y con extensión, por ejemplo, “X_P7_Grupo1.txt”. ➢ <Nombre_Variable> : nombre de la variable que contiene los datos a exportar. Este comando genera un archivo de texto con el contenido de la variable en el directorio de trabajo. 5. Parte 3: Análisis finales con Calc. Comparación de resultados. Una vez obtenidos los valores de los coeficientes en Scilab y exportados a archivos de texto, procederemos a realizar los análisis finales en Calc, cuyo objetivo será evaluar para cada grupo el polinomio de ajuste y realizar una proyección sobre la evolución de la población para cada uno de los Municipios. 5.1. Evaluación de los polinomios obtenidos en cada grupo. Para cada grupo de análisis se han obtenido tres polinomios: el visualmente idóneo y el superior e inferior. En este paso obtendremos los valores de población a partir del polinomio de cálculo y evaluaremos el error, comparándolo con el valor real, según la siguiente fórmula: Error = Valor_Real – Valor_Teórico Para evaluar cuál es el polinomio que mejor se ajusta a los datos reales, seguiremos el principio de MMCC, es decir, el polinomio más ajustado a los datos será aquel cuya suma de los errores al cuadrado sea mínima. Práctica 4 13 Figura 8. Extracción de rangos de una matriz con el operador dos puntos (:).
- 113. Informática Nuevamente, será necesario resumir apropiadamente los datos de población para aquellos grupos en que haya varios municipios. Además, se deberá mantener la coherencia respecto a la resolución de los datos. Como resultado de este apartado, se obtendrá el polinomio más adecuado para el grupo, contrastando si dicho polinomio coincide o no con el visualmente mejor ajustado (polinomio a priori). 5.2. Proyección de la evolución de las defunciones. Llegados a este punto, se dispondrá de una función polinómica ajustada para cada grupo de análisis, con la que es posible analizar la evolución de la población en los Municipios de cada uno de los grupos, según el ejemplo utilizado. En nuestro caso, se obtendrá una función para la evolución de los fallecimientos, que se habrá obtenido sin tener en cuenta los datos de defunciones de 2020. El objetivo de este apartado será obtener el número de fallecimientos para el año 2020 utilizando la función obtenida y evaluar las diferencias con el dato real proporcionado por el INE. Para realizar el cálculo, se debe tener en cuenta el funcionamiento de la función polinómica obtenida, en la cual la entrada será la diferencia la origen, es decir, al año 1996. El resultado será una nueva hoja en Calc con los valores esperados para el año 2020 por cada uno de los municipios de la provincia de estudio y la diferencia con el valor real, proporcionado por el INE. 6. Formato de entrega. Como resultado del trabajo se generarán los siguientes archivos: • Archivos con los datos originales obtenidos del INE (“csv). • Archivo de Calc (“ods”), con los contenidos de las partes 1 y 3 del análisis. • Archivos de texto (“csv” y “txt”), con los resultados intermedios, tanto de Calc como de Scilab. • Memoria explicativa de las operaciones y procesos llevados a cabo, en el formato correspondiente al módulo Writer del software Libreoffice (“odt”) y en PDF. La memoria debe ser detallada, comentando los resultados de todas las operaciones y procesos, e ilustrada con capturas de pantalla, sobretodo para las operaciones y procesos realizados en el programa Scilab. A diferencia de Calc, cuyo resultado es un fichero donde se pueden evaluar los procesos seguidos, en Scilab será necesario realizar capturas de pantalla como forma de documentar las órdenes ejecutadas y los resultados obtenidos, dado que únicamente se dispondrá de la salida del cálculo de coeficientes como resultado tangible. Los documentos reseñados se deberán subir a la plataforma Studium de la USAL en las fechas que se indicarán en dicho entorno, comprimidos en un fichero en formato ZIP que contenga el conjunto de archivos de trabajo, nombrado como “NumeroDocumentoIdentificacionAlumno_P4.zip”, en las fechas que se indicarán en dicho entorno. No se admitirán trabajos fuera de la fecha máxima indicada en la Plataforma. Esta práctica computará un máximo de 1,5 puntos en la Evaluación Continua. Práctica 4 14
- 114. PRÁCTICA 4 SOFTWARE DE HOJAS DE CÁLCULO Y CÁLCULO COMPUTACIONAL
- 115. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. ÍNDICE. 1.- INTRODUCCIÓN........................................................................................3 2.- OBTENCIÓN DE LOS DATOS DE LA PROVINCIA DE PALENCIA.........3 3.- ANÁLISIS PREVIOS CON EL SOFTWARE CALC DE LIBREOFFICE.....7 3.1.- FORMATEO Y DEPURACIÓN DE DATOS...................................................8 3.2.- REPRESENTACIÓN DEL RESUMEN ORDENADO DE DATOS PARA LA OBTENCIÓN DE GRUPOS DE ESTUDIO..................................................10 3.3.- ANÁLISIS POR GRUPO.............................................................................11 3.4.- DEFINICIÓN DEL SISTEMA MATRICIAL SOBREDIMENSIONADO........12 4.- CÁLCULO DE LOS SISTEMAS MATRICIALES CON SCILAB..............13 4.1.- EXPORTACIÓN DE LOS SISTEMAS MATRICIALES DESDE CALC.......13 4.2.- IMPORTACIÓN DE LOS SISTEMAS MATRICIALES DESDE SCILAB.....15 4.3.- RESOLUCIÓN DEL SISTEMA MATRICIAL SOBREDIMENSIONADO.....16 4.4.- EXPORTACIÓN DE LA MATRIZ INCÓGNITAS DESDE SCILAB .............18 4.5.- CREACIÓN DE UN SCRIPT PARA LA RESOLUCIÓN MATRICIAL ........19 5.- ESTUDIO Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS CON CALC...................22 5.1.- ANÁLISIS DEL GRADO DE LOS POLINOMIOS.......................................22 5.2.- EVALUACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DE LOS FALLECIDOS.....................23 5.3.- CONCLUSIONES FINALES........................................................................24 6.- BIBLIOGRAFÍA........................................................................................26 1
- 116. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. ÍNDICE DE FIGURAS. Fig. 1. Fenómenos demográficos......................................................................................3 Fig. 2. Resumen municipal de fenómenos desde 1996....................................................4 Fig. 3. Resumen municipal de fenómenos demográficos por años..................................4 Fig. 4. Palencia por municipios y fenómeno demográfico.................................................5 Fig. 5. Descarga de archivos con formato de texto plano separado por ;........................6 Fig. 6. Apertura con Mousepad de un archivo ".csv" descargado.....................................6 Fig. 7. Importación de archivo “.csv” descargado, desde Calc de Libreoffice..................7 Fig. 8. Cálculo del total de fallecidos por cada municipio.................................................7 Fig. 9. Separación de campo multivaluado con Calc de Libreoffice.................................8 Fig. 10. Ordenación de los datos para cada archivo ".ods"..............................................9 Fig. 11. Datos formateados de fallecidos totales por municipio y año..............................9 Fig. 12. Ordenación y cálculo de la media de fallecidos por municipio..........................10 Fig. 13. Representación gráfica logarítmica para su división en grupos........................10 Fig. 14. Datos de fallecidos ordenados por grupos y cálculos de sus valores medios...11 Fig. 15. Función polinómica ajustada visualmente de grado 8 para el Grupo 1.............12 Fig. 16. Matriz de cálculo para un polinomio de grado 8................................................13 Fig. 17. Parámetros de exportación de los sistemas matriciales a ".csv".......................14 Fig. 18. Directorio de trabajo de Scilab, donde se guardan los archivos “.csv”..............14 Fig. 19. Archivo “.csv” de sistema matricial, sin encabezado..........................................15 Fig. 20. Importación de archivo ".csv" y su asignación a la variable G1g7.....................15 Fig. 21. Extracción de matriz A, de la variable matricial almacenada (G1g7).................16 Fig. 22. Extracción de matriz L, de la variable matricial almacenada (G1g7).................17 Fig. 23. Cálculo de la matriz de incógnitas X, del Grupo1 grado7..................................18 Fig. 24. Exportación de resultados de la matriz X a archivo ".txt", del Grupo1 grado7.. 19 Fig. 25. Script para el cálculo de la matriz de incógnitas X, en SciNotes.......................21 Fig. 26. Aplicación del script del cálculo de la matriz de incógnitas X, en Scilab...........21 Fig. 27. Análisis del ajuste del grado de los polinomios por MMCC, del Grupo 1..........22 Fig. 28. Comparación de fallecidos reales con estimados en 2020 por municipios.......24 2
- 117. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 1.- INTRODUCCIÓN. El objetivo final del presente trabajo, consistirá en obtener las funciones genéricas de los distintos grupos de municipios de la provincia de Palencia, previamente ordenados, donde su línea de tendencia de fallecidos sea uniforme y calcular con estas funciones la desviación de los fallecidos producidos con respecto a los datos reales aportados por el INE para el año 2020, para obtener unas conclusiones finales. El procedimiento seguido para de optimización matemática para resolver las funciones de ajuste anteriormente citadas se realizará mediante la técnica de análisis numérico denominada Mínimos Cuadrados (MMCC). Además, con el presente trabajo se persigue profundizar en las posibilidades de análisis conjunto de datos que ofrece la Hoja de Cálculo Calc de la suite de Libreoffice, junto con el software de Cálculo Computacional Scilab, así como la portabilidad y compatibilidad de archivos entre ambos sistemas. 2.- OBTENCIÓN DE LOS DATOS DE LA PROVINCIA DE PALENCIA. Los datos mencionados correspondientes a los fallecimientos para cada uno de los municipios de la provincia de Palencia se obtendrán de la página principal del INE (https://www.ine.es/), seleccionando “Fenómenos demográficos”, en el subapartado de “Demografía y población” que a su vez se encuentra dentro del apartado “Estadísticas”. 3 Fig. 1. Fenómenos demográficos. Fuente: https//www.ine.es.
- 118. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Una vez desplegada la página anterior, se seleccionará el “Resumen municipal de fenómenos demográficos desde 1996” en la pestaña “Definitivos” dentro de la opción de “Resultados”. Dentro del “Resumen municipal de fenómenos demográficos desde 1996”, se encontrará un lista desplegable de años desde 1996 a 2020, y dentro de cada uno de ellos se podrá acceder a los datos correspondientes de la provincia de Palencia. 4 Fig. 3. Resumen municipal de fenómenos demográficos por años. Fuente: https//www.ine.es. Fig. 2. Resumen municipal de fenómenos desde 1996. Fuente: https//www.ine.es.
- 119. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Una vez se ha seleccionado la provincia de Palencia, en la siguiente página se podrán descargar los datos correspondientes a los fallecimientos, seleccionando todos los municipios y en la ventana de fenómenos demográficos: “muertes fetales tardías por residencia materna” y “fallecidos por el lugar de residencia”. Accediendo al botón de “Consultar selección”, se visualizarán los datos de fallecidos seleccionados de cada municipio de la provincia de Palencia, los cuales se podrán descargar en varios formatos disponibles. El formato de descarga elegido es “Texto plano: separado por ;”, lo que generará un archivo con extensión “.csv” para el año correspondiente, debiendo realizar esta acción para cada uno de los años entre 1996 y 2020, obteniendo un total de 25 archivos con este formato, que posteriormente serán tratados mediante el sofware Calc de la suite de Libreoffice. 5 Fig. 4. Palencia por municipios y fenómeno demográfico. Fuente: https//www.ine.es.
- 120. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 6 Fig. 5. Descarga de archivos con formato de texto plano separado por ;. Fuente: https//www.ine.es. Fig. 6. Apertura con Mousepad de un archivo ".csv" descargado. Fuente: elaboración propia.
- 121. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 3.- ANÁLISIS PREVIOS CON EL SOFTWARE CALC DE LIBREOFFICE. Inicialmente, se importará desde el software Calc de Libreoffice cada archivo de extensión .csv descargado, y se calcula el dato de fallecidos totales buscado para cada municipio y año, con suma de las “muertes fetales tardías por residencia materna” y “fallecidos por el lugar de residencia”, estos nuevos archivos generados para cada año se guardarán con extensión .ods, y posteriormente servirán para crear un único fichero compendio del total de todos ellos. 7 Fig. 7. Importación de archivo “.csv” descargado, desde Calc de Libreoffice. Fuente: elaboración propia. Fig. 8. Cálculo del total de fallecidos por cada municipio. Fuente: elaboración propia.
- 122. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 3.1.- FORMATEO Y DEPURACIÓN DE DATOS. Se observa que la primera columna de cada archivo .ods de cada año, se encuentra formada por celdas o campos multivaluados, es decir, con registros formados por el “Código INE” y “Nombre del municipio”, por lo que se procede a separarlos en dos columnas diferentes mediante la introducción de las fórmulas correspondientes. Realizando una revisión de los archivos .csv y de los datos de fallecidos para cada municipio, se observa que desde el año 1996 hasta 2009 se encuentran ordenados por el código INE, mientras a partir del año 2010 pasan a ordenarse alfabéticamente, existiendo cuatro municipios afectados por el cambio: - 34901 Osorno la Mayor. - 34902 Valle del Retortillo. - 34903 Loma de Ucieza. - 34904 Pernía (La). Para eliminar esta discrepancia y unificar criterios, se ordenan alfabéticamente por el nombre del municipio todos los datos de los diferentes años, tal y como aparecen a partir del año 2010. 8 Fig. 9. Separación de campo multivaluado con Calc de Libreoffice. Fuente: elaboración propia.
- 123. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Posteriormente se crea un fichero único con el software Calc de Libreoffice, con los datos de fallecidos totales por año de cada municipio, ordenados en columnas: Cod_INE, Municipio y años de estudio. 9 Fig. 10. Ordenación de los datos para cada archivo ".ods". Fuente: elaboración propia. Fig. 11. Datos formateados de fallecidos totales por municipio y año. Fuente: elaboración propia.
- 124. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 3.2.- REPRESENTACIÓN DEL RESUMEN ORDENADO DE DATOS PARA LA OBTENCIÓN DE GRUPOS DE ESTUDIO. Primeramente se resumirán todos los datos, teniendo en cuenta la consistencia de los datos, y se calculará la media de fallecidos por municipio de los años comprendidos entre 1996 y 2019, no teniendo en cuenta los fallecidos el primer año de pandemia 2020, pues hay que recordar que el fin último del estudio, es la obtención de la desviación de ese año respecto a la función obtenida a partir de los anteriores, presentando los resultados en orden descendente. Se realizará un análisis visual de la representación gráfica logarítmica de los datos calculados, para su división en grupos donde su línea de tendencia sea uniforme. 10 Fig. 12. Ordenación y cálculo de la media de fallecidos por municipio. Fuente: elaboración propia. Fig. 13. Representación gráfica logarítmica para su división en grupos. Fuente: elaboración propia.
- 125. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. En el gráfico anterior se pueden identificar para la provincia de Palencia hasta 6 grupos diferentes, garantizando un estudio y resultados coherentes, si bien hay que tener en cuenta que los saltos visuales que se producen entre los valores 0 y 10 del eje “y”, son producidos únicamente por diferencias de un sólo fallecido, por lo que a veces ayuda bastante eliminar la escala logarítmica y ampliar o reducir la gráfica para observar con mayor claridad los puntos de inflexión que determinen los diferentes grupos de estudio. 3.3.- ANÁLISIS POR GRUPO. Para el estudio individual de cada uno de los 6 grupos obtenidos en la provincia de Palencia, se calculará la media por cada año del periodo de estudio (menos el 2020) teniendo en cuenta la consistencia de los datos, para cada uno de los términos municipales que los componen, excepto para el Grupo 1 que únicamente lo compone la capital de la provincia, Palencia. 11 Fig. 14. Datos de fallecidos ordenados por grupos y cálculos de sus valores medios. Fuente: elaboración propia.
- 126. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Se representarán los valores medios de los datos de fallecidos mencionados, con una ordenación basada en la secuencia de años comprendidos entre 1996 y 2019, con el objetivo de establecer visualmente, mediante el software Calc de Libreoffice, el grado de una función polinómica que mejor se ajuste a esta evolución cronológica y obtener los parámetros que lo definen. 3.4.- DEFINICIÓN DEL SISTEMA MATRICIAL SOBREDIMENSIONADO. Para definir la anterior función polinómica ajustada a cada uno de los grupos de estudio, hay que determinar los coeficientes de la ecuación respectiva al grado elegido. Así por ejemplo, para la anterior función representada de grado 8, del grupo 1, para cada año de estudio (x), se tendría una ecuación genérica del tipo: ax8 + bx7 + cx6 + dx5 + ex4 + fx3 + gx2 + hx + i = Fallecidos Por tanto, la matriz de incógnitas (X), se corresponde con: a, b, c, d, e, f, g, h, i, y la matriz de términos independientes (L) con el valor medio previamente calculado de los fallecidos para cada año por cada grupo. Para obtener la matriz de coeficientes (A), se realizará un cambio de variable en la matriz de incógnitas (X) sustituyendo el valor inicial de x = 1996 (inicio de la serie de años de estudio) por el valor x = 1, realizando de esta manera una traslación del punto de origen de la función que no influye en su definición. 12 Fig. 15. Función polinómica ajustada visualmente de grado 8 para el Grupo 1. Fuente: elaboración propia.
- 127. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. La función representativa ajustada visualmente de la evolución de los fallecimientos para cada grupo de estudio, queda definida con el sistema matricial sobredimensionado descrito, donde la matriz de coeficientes A para los diferentes grupos tendrá dimensiones [24,n], la de términos independientes [24,1] y la de incógnitas [n,1], siendo “n” el grado del polinomio correspondiente. Y para valorar este primer ajuste visual polinómico, se realizarán a mayores dos sistemas matriciales más, formados a partir de las funciones polinómicas de grado superior e inferior, contando con un total de tres sistemas matriciales por grupo. 4.- CÁLCULO DE LOS SISTEMAS MATRICIALES CON SCILAB. 4.1.- EXPORTACIÓN DE LOS SISTEMAS MATRICIALES DESDE CALC. Una vez definidos los tres sistemas matriciales, cada uno en una hoja de Calc de Libreoffice diferente, para cada uno de los 6 grupos de estudio de la provincia de Palencia, se exporta cada hoja mediante la opción de “Guardar como”, a un archivo de texto, de tipo “.csv”, guardándolos en el directorio de trabajo por defecto del software de 13 Fig. 16. Matriz de cálculo para un polinomio de grado 8. Fuente: elaboración propia.
- 128. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Scilab, para que posteriormente queden disponibles para ser importados por este software desde este origen. Una vez almacenados estos archivos tipo .csv, se editarán para eliminar la primera línea con el encabezado generado de carácter informativo y así el software Scilab pueda procesarlo como una matriz, y ésta pueda ser importada incorporándola como una variable matricial. 14 Fig. 17. Parámetros de exportación de los sistemas matriciales a ".csv". Fuente: elaboración propia. Fig. 18. Directorio de trabajo de Scilab, donde se guardan los archivos “.csv”. Fuente: elaboración propia.
- 129. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 4.2.- IMPORTACIÓN DE LOS SISTEMAS MATRICIALES DESDE SCILAB. La importación del archivo tipo .csv desde Scilab, se realiza con el comando: <Variable>=read(<‘Nombre_Archivo’>,m,n); <Variable>: nombre de la variable que se asignará a la matriz. <‘Nombre_Archivo’>: nombre del archivo que contiene los datos (.csv), entre comillas. m: número de filas de la matriz a importar. Para el caso que nos ocupa siempre serán 24, aunque se introducirá el valor -1 para que lea el fichero hasta el final. n: número de columnas de la matriz a importar, que será el grado del polinomio +2. 15 Fig. 19. Archivo “.csv” de sistema matricial, sin encabezado. Fuente: elaboración propia. Fig. 20. Importación de archivo ".csv" y su asignación a la variable G1g7. Fuente: elaboración propia.
- 130. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Para no llevar a equívocos, en el ejemplo concreto representado en la imagen anterior, se ha definido la variable matricial G1g7, que indica el Grupo 1 de estudio (G1) y un grado 7 del polinomio (g7), pero como se verá más adelante en el Script utilizado para realizar todos los cálculos de resolución matricial conjuntos, se definirá una única variable que simplifique las operaciones (T). 4.3.- RESOLUCIÓN DEL SISTEMA MATRICIAL SOBREDIMENSIONADO. Una de las condiciones cumplidas para resolver el sistema matricial es que el número de ecuaciones o número de filas de la matriz A (24 para este estudio), sea mayor o igual al número de incógnitas de la matriz incógnitas (X) que estará formada por una columna y tantas filas como el grado del polinomio más una. De esta forma, la matriz de coeficientes A y la de términos independientes L, se obtendrán a partir de la variable matricial correspondiente almacenada en Scilab. La extracción de la matriz A desde Scilab, se realiza con el comando: A=<Variable matricial almacenada>(i:j,k:m); <Variable matricial almacenada>: nombre de la variable importada y almacenada en Scilab. i : j elementos de la fila i a la j, que para este caso será siempre 1 : 24. k : m de las columnas k a la m, que para este caso será siempre 1 : (grado del polinomio +1) 16 Fig. 21. Extracción de matriz A, de la variable matricial almacenada (G1g7). Fuente: elaboración propia.
- 131. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. La extracción de la matriz L desde Scilab, se realiza con el comando: L=<Variable matricial almacenada>(i:j,k); <Variable matricial almacenada>: nombre de la variable importada y almacenada en Scilab. i : j elementos de la fila i a la j, que para este caso será siempre 1 : 24. k en la columna k, que para este caso será siempre el grado del polinomio +2. Mediante la técnica de análisis numérico por mínimos cuadrados, se obtendrá la siguiente fórmula de cálculo de la matriz de incógnitas X, que contendrá los coeficientes buscados: X = NA -1 • AT • L siendo NA = AT • A Sustituyendo se obtiene: X = (AT • A) -1 • AT • L 17 Fig. 22. Extracción de matriz L, de la variable matricial almacenada (G1g7). Fuente: elaboración propia.
- 132. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 4.4.- EXPORTACIÓN DE LA MATRIZ INCÓGNITAS DESDE SCILAB . Una vez calculadas las matrices de incógnitas X, y por tanto, obtenidas las funciones polinómicas de ajuste para cada uno de los tres sistemas matriciales formados, correspondientes a cada uno de los seis grupos de estudio de la provincia de Palencia, se exportarán los resultados de cada una, a un archivo de texto (.txt). El resultado de la exportación de estos coeficientes obtenidos, se empleará dentro del software Calc de Libreoffice, para realizar unos análisis finales posteriores de los datos de fallecidos mediante las funciones obtenidas. La exportación de resultados de la matriz X desde Scilab realizada con el siguiente comando, generará un archivo de texto (.txt) en el directorio de trabajo: write(<‘Nombre_Archivo’>,<Nombre_Variable>) <’Nombre_Archivo’>: nombre del archivo que contendrá los resultados (.txt) de cada matriz incógnitas X calculada, entre comillas. <Nombre_Variable>: nombre de la variable de la matriz de incógnitas calculada (X). 18 Fig. 23. Cálculo de la matriz de incógnitas X, del Grupo1 grado7. Fuente: elaboración propia.
- 133. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 4.5.- CREACIÓN DE UN SCRIPT PARA LA RESOLUCIÓN MATRICIAL . La serie de cálculos descritos en el presente apartado 4 para el cálculo matricial de la matriz incógnitas, se pueden englobar en un sólo script, mediante el módulo de SciNotes incluido en Scilab, que permita agilizar, mecanizar y disminuir el posible error humano, provocado por dichos cálculos repetitivos de cada uno de los sistemas matriciales de los diferentes grupos de estudio. Para mejorar la comprensión y claridad del script, se añaden comentarios explicativos seguidos del símbolo “//” y antes de cada comando escrito. Se introducirán dos variables: La primera, llamada “archivo”, en la que se introduce el archivo de tipo .csv donde se encuentra la matriz origen, con el comando: archivo=input(‘Archivo de matriz csv entre apóstrofes: ’); 19 Fig. 24. Exportación de resultados de la matriz X a archivo ".txt", del Grupo1 grado7. Fuente: elaboración propia.
- 134. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. La segunda, llamada “grado”, en la que se introduce el grado de la matriz origen, a través del comando: grado=input(‘Grado de la matriz: ’); Para simplificar el proceso, a diferencia de los cálculos descritos anteriormente, el nombre asignado a la variable matricial importada y almacenada en Scilab será siempre “T”, mediante el comando análogo al apartado 4.2: T=read(archivo,-1,grado+2) Y para obtener la matriz de coeficientes A y de términos independientes L, se utilizarán los siguientes comandos análogos al apartado 4.3: A=T(1:24,1:grado+1); L=T(1:24,grado+2); Obteniendo la matriz de resultados de las incógnitas o coeficientes, con el mismo comando utilizado en el apartado 4.3: X=inv(A’*A)*A’*L Aquí, se ha considerado mostrar los resultados directamente en la pantalla en forma de columna, para realizar un testeo visual previo de los coeficientes en coma flotante con 10 decimales, mediante el siguiente comando, aunque se podría haber diseñado el script sin mostrar los mismos. mprintf(‘Coeficientes:n%.10f’,X) Así mismo, a lo largo del script se ha colocado el comando “n” hasta en tres ocasiones, para introducir un salto de línea y obtener mayor claridad en las instrucciones. Finalmente, se le asigna la variable “salida” al archivo de exportación de los resultados de tipo .txt, quedando guardado éste en el directorio de trabajo de Scilab, mediante los comandos: salida=input(‘Archivo de salida txt entre apóstrofes: ’); write(salida,X) 20
- 135. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Al finalizar el script, éste se guardará con el nombre de “CalculodeX.sce” y se podrá ejecutar en Scilab, de diferentes formas: directamente sobre el archivo creado con el botón derecho, ejecutándolo desde SciNotes, o bien desde la consola de Scilab con la orden exec('CalculodeX.sce',-1). 21 Fig. 25. Script para el cálculo de la matriz de incógnitas X, en SciNotes. Fuente: elaboración propia. Fig. 26. Aplicación del script del cálculo de la matriz de incógnitas X, en Scilab. Fuente: elaboración propia.
- 136. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 5.- ESTUDIO Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS CON CALC. 5.1.- ANÁLISIS DEL GRADO DE LOS POLINOMIOS. Con el objetivo de obtener la función polinómica más adecuada para cada grupo de estudio, se analizará el grado de cada uno de los tres polinomios asignados a cada uno, mediante el principio de mínimos cuadrados: Definiendo la función polinómica correspondiente para cada uno de los tres grados por grupo, con los coeficientes de la matriz de cálculo obtenidos previamente, se calcula el valor teórico de la función para cada uno de los años comprendidos entre 1996 y 2019, siendo su diferencia con el valor real, el error cometido, y por tanto, eligiendo el como mejor polinomio ajustado a la realidad de los tres, aquel cuya suma de errores al cuadrado sea mínima. 22 Fig. 27. Análisis del ajuste del grado de los polinomios por MMCC, del Grupo 1. Fuente: elaboración propia.
- 137. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. Durante todo este proceso que se realiza con el software Calc de Libreoffice, se mantiene la coherencia en la resolución de los datos de fallecidos, y para aumentar la claridad claridad visual de los coeficientes de la matriz de cálculo, se decide presentarlos con un formato de celda de diez dígitos en coma flotante. Al realizar este ajuste para cada uno de los grupos de estudio, se observa que el polinomio mejor ajustado mediante el principio de mínimos cuadrados, coincide con el polinomio previamente ajustado de forma visual, en los grupos 2, 3, 4 y 6, mientras en el grupo 1 supone un grado más y para el grupo 5 un grado menos. Para un estudio más específico, habría que volver a reiterar los cálculos con un polinomio superior e inferior en estos dos últimos casos. 5.2.- EVALUACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DE LOS FALLECIDOS. A partir de todos los cálculos previos descritos en el presente estudio, se ha conseguido obtener la mejor función polinómica ajustada de la evolución de personas fallecidas, para cada grupo diferenciado de municipios de la provincia de Palencia, entre los años 1996 y 2019. El objetivo será calcular los fallecidos teóricos potenciales, mediante la aplicación de la progresión de cada una de estas funciones, para el año de afectación de la pandemia 2020, comparando las diferencias para cada uno de los municipios de la provincia de Palencia, con los fallecimientos reales proporcionados por el INE. Todos estos resultados se han plasmado en una nueva hoja de cálculo en el software Calc de Libreoffice, teniendo en cuenta que para cada grupo definido, existe una única función polinómica ajustada, por lo que el valor teórico potencial para el año 2020 tendrá el mismo valor para cada uno de los términos municipales. En una segunda columna de la hoja de cálculo, se han obtenido también las diferencias del valor teórico proyectado para el 2020 con respecto al valor medio de los fallecidos reales facilitados por el INE, del conjunto de municipios que conforman el grupo correspondiente. 23
- 138. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 5.3.- CONCLUSIONES FINALES. En esta primera aproximación realizada en el presente trabajo, en el que se ha utilizado la sinergia entre los software Calc de Libreoffice y Scilab, para el análisis y evaluación de las diferencias de fallecidos reales aportados por el INE para el año 2020 debido a la pandemia, respecto de los fallecidos calculados utilizando las funciones polinómicas obtenidas para cada uno de los grupos de estudio de la provincia de Palencia, se observa en la mayor parte de los municipios un exceso de fallecimientos (tanto mayor, cuanto mayor es el número de fallecimientos anual del mismo), comparados con los que deberían de haber ocurrido si se hubiera cumplido la tendencia natural establecida para el periodo de años estudiado. Aquellas diferencias calculadas por municipio que presentan un resultado negativo, indicarán que el número de fallecidos reales ha descendido respecto al 24 Fig. 28. Comparación de fallecidos reales con estimados en 2020 por municipios. Fuente: elaboración propia.
- 139. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. valor de fallecidos esperados obtenidos a partir de la función polinómica previamente calculada para el grupo correspondiente. También se aprecia en los municipios del grupo 6, que aparecen muchos valores negativos en las diferencias de fallecidos, esto es debido a que este grupo está formado por muchos municipios con valores de fallecidos muy bajos, por tanto, la diferencia del valor real con el teórico proyectado para el año 2020 (calculado con una función polinómica común para todo el grupo) puede indicar un descenso en la mortalidad (de ahí, la importancia de realizar estudios más específicos). Hay que tener en cuenta, que el valor de las diferencias de fallecidos resultantes obtenidos individualmente para algunos municipios puede resultar un poco dispar, pues la función polinómica se ha ajustado en base al conjunto del grupo de municipios, por lo que para obtener unos resultados más precisos, sería conveniente unos posteriores análisis más exhaustivos, o más pormenorizados por cada municipio, así como la inclusión otros elementos condicionantes como la geolocalización u otros factores, que pudieran afectar directa o indirectamente en el cálculo de la mortalidad de los municipios. Por otra parte, si se analizan las diferencias de fallecidos producidas en cada grupo de estudio definido, respecto al valor medio de los fallecidos reales por grupo (ya que el cálculo de los fallecidos proyectados para el año 2020, están basados en funciones polinómicas del conjunto de municipios del grupo), se observa también un claro ascenso en el número de fallecidos ocurridos para el año 2020, excepto para el grupo 3, en el que posiblemente hubiera que realizar un estudio más específico incluyendo otros factores que pudieran haber influido en el descenso de la mortalidad para dos de los tres municipios que lo conforman. Por todo lo expuesto, se deduce, que debido al impacto de la pandemia del coronavirus ocurrida en el año 2020, se ha producido un exceso de mortalidad en los municipios de la provincia de Palencia, y es el año con más fallecidos de todos los registros del estudio, todo ello, sin tener en cuenta además, otros factores como, que las cifras de mortalidad están infraestimadas porque sólo incluyen los registros civiles informatizados, o las muertes indirectas debido al colapso sanitario, etc. 25
- 140. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 4: Software de Hojas de Cálculo y Cálculo Computacional. 6.- BIBLIOGRAFÍA. Referencias bibliográficas: ZANCAJO JIMENO, J.J. (2022). Software de Hojas de Cálculo y Cálculo computacional. Asignatura de informática, curso 1º. Ávila. 14p. Direcciones y páginas web consultadas: https:///www.ine.es. 26
- 141. Práctica 5 Desarrollo de una aplicación en Java Asignatura: Informática Curso: 1º
- 142. Informática Índice 1. Introducción.............................................................................................................................................3 2. Premisas de trabajo.................................................................................................................................3 3. Formato de entrega..................................................................................................................................4 Práctica 5 2
- 143. Informática 1. Introducción. En la última parte del desarrollo de la asignatura se han abordado conceptos básicos de programación, que serán los que rijan el desarrollo de esta práctica. Asimismo, y como aplicación de esos conceptos básicos, se han desarrollado también conceptos y metodologías básicas de programación con el lenguaje Java, utilizando el entorno de desarrollo Eclipse, que dispone de un Entorno de Desarrollo Integrado específico para el Lenguaje Java. Para el desarrollo de la práctica, el alumno utilizará dicho IDE, con el cual deberá escribir el código fuente (*.java) y generar el archivo con el ByteCode correspondiente (*.class). 2. Premisas de trabajo. Junto al fichero de este enunciado, se proporciona el fichero ASCII “Av_Sup_PobTotalyEdades_2.txt”, que contiene un listado de los municipios de la provincia de Ávila, en el que figuran el código INE, el nombre del municipio, la superficie (en Hectáreas) y los datos de población total y población para las siguientes franjas de edad: de 0 a 4 años, de 5 a 9 años, de 10 a 14 años, de 15 a 19 años, de 20 a 24 años, de 25 a 29 años, de 30 a 34 años, de 35 a 39 años, de 40 a 44 años, de 45 a 49 años, de 50 a 54 años, de 55 a 59 años, de 60 a 64 años, de 65 a 69 años, de 70 a 74 años, de 75 a 79 años, de 80 a 84 años, de 85 a 89 años, de 90 a 94 años, de 95 a 99 años y 100 y más años. El objetivo del programa a desarrollar, que se nombrará como “RatiosPoblacion”, será obtener los siguientes ratios para cada municipio: • Densidad de Población (hbts/km²) • Porcentajes de población en las siguientes franjas: de 0 a 19 años, de 20 a 64 años y de más de 65 años. • Índice de Friz, que representa el porcentaje de población de menos de 20 años (entre 0 y 19 años), con respecto al grupo de población de edades comprendidas entre los 30 y los 49 años. Este índice establece la siguiente escala cualitativa: ➢ Una población JOVEN tiene un índice de Friz mayor que 160. ➢ Si es MADURA, está entre 60 y 160. ➢ Si es ANCIANA es menor de 60. Por lo tanto, para este índice se deberá evaluar el valor numérico obtenido para clasificarlo en base a la escala propuesta, es decir, la clasificación final indicará si la población es “JOVEN”, “MADURA” o “ANCIANA”, una vez evaluado el valor numérico obtenido según la definición del índice. Para resolver el ejercicio se deben seguir los siguientes pasos: 1) Leer el fichero ASCII, “Av_Sup_PobTotalyEdades_2 .txt”. 2) Por cada línea leída, obtener los datos que la componen. 3) Calcular para cada línea los ratios pedidos. 4) Componer una nueva salida para la línea con el siguiente formato: CódigoINE;Nombre;DensidadPoblación;PorcentajeGrupoEdad1;PorcentajeGrupoEdad2;PorcentajeGrupoEdad3 Ejemplo Entrada: 05001;Adanero;3141.7943;211;2;3;1;12;10;5;12;9;19;24;15;15;13;16;13;17;9;6;7;0;3 Ejemplo Salida1 : 05001;Adanero;6,72;8,53;57,82;33,65;ANCIANA En la salida en el fichero, la precisión de los datos calculados se realizará con dos decimales, tal y como se muestra en el ejemplo. Se recuerda que el código debe ir adecuadamente comentado. 1: El separador de los decimales en la salida depende de la definición regional del SO. Los ejemplos de entrada y salida corresponden a la configuración por defecto de la máquina virtual proporcionada. En la entrada, los separadores decimales son puntos para facilitar la lectura del archivo. Práctica 5 3
- 144. Informática 3. Formato de entrega. Como resultado del desarrollo, se habrá generado una aplicación con el nombre “RatiosPoblacion”, situada en el directorio de trabajo por defecto de Eclipse. En dicho directorio, se encontrará la estructura correspondiente al desarrollo de la aplicación (se recuerda que se ha de mantener el mismo criterio que el empleado en las clases para la estructura de directorios) y los archivos de texto de entrada de datos y de salida de resultados. Aparte de ésto, se deberá realizar una Memoria detallada, explicando el código utilizado en cada uno de los pasos especificados en el apartado 2. Para la entrega final, el alumno deberá generar un “archivador” en formato ZIP, con el nombre “NumeroDocumentoIdentificacionAlumno_P5.zip”, que contendrá el directorio correspondiente al programa, con la estructura de directorios asociada y todos los archivos involucrados tanto en el desarrollo del software como de datos de entrada y salida, y la Memoria, en formato ODT, de Libreoffice, y PDF. El archivo ZIP resultante se deberá subir a la plataforma Studium de la USAL en las fechas que se indicarán en dicho entorno. No se admitirán trabajos fuera de la fecha máxima indicada en la Plataforma. Esta práctica computará un máximo de 1 punto, que se sumará a la puntuación correspondiente a las prácticas de la Evaluación Continua. Práctica 5 4
- 145. PRÁCTICA 5 DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN EN JAVA Alumno: Alberto Peláez Roa. Asignatura: Informática. Curso: 1º. EPS de Ávila.
- 146. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. ÍNDICE. 1.- INTRODUCCIÓN........................................................................................4 2.- PREMISAS DE TRABAJO.........................................................................4 2.1.- FUENTE INICIAL DE DATOS.......................................................................4 2.1.- GENERACIÓN DEL PROGRAMA A DESARROLLAR................................5 2.2.- OBJETIVOS DEL PROGRAMA A DESARROLLAR....................................5 2.2.1.- DENSIDAD DE POBLACIÓN (habs./km²).........................................................6 2.2.2.- PORCENTAJES DE POBLACIÓN POR GRUPOS...........................................6 3.- FASES EN LA CREACIÓN DE LA APLICACIÓN.....................................7 3.1.- LECTURA DEL FICHERO ASCII..................................................................7 3.2.- OBTENCIÓN DE DATOS DE COMPOSICIÓN DE CADA LÍNEA LEÍDA....9 3.3.- CÁLCULO DE LOS RATIOS PEDIDOS POR CADA LÍNEA.......................9 3.4.- COMPOSICIÓN DE LA NUEVA SALIDA DE LÍNEA..................................13 4.- BIBLIOGRAFÍA........................................................................................16 2
- 147. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. ÍNDICE DE FIGURAS. Fig. 1. Archivo de texto ASCII inicial, denominado “Av_Sup_PobTotalyEdades_2.txt”....4 Fig. 2. Creación de proyecto, paquete y clase con Eclipse..............................................5 Fig. 3. Primera parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java...........................7 Fig. 4. Segunda parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java..........................8 Fig. 5. Visualización por pantalla hasta la fila 51 del código.............................................9 Fig. 6. Tercera parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java............................9 Fig. 7. Cuarta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java...........................10 Fig. 8. Visualización por pantalla hasta la fila 78 del código...........................................10 Fig. 9. Quinta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java............................11 Fig. 10. Sexta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java...........................12 Fig. 11. Visualización por pantalla hasta la fila 136 del código.......................................12 Fig. 12. Composición de nueva línea con separador ";" y precisión de dos decimales..13 Fig. 13. Séptima parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java.......................14 Fig. 14. Archivo de salida "Salida.txt"..............................................................................15 Fig. 15. Árbol de directorios de la aplicación en Java "RatiosPoblación".......................15 3
- 148. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. 1.- INTRODUCCIÓN. En base a los conceptos y metodologías básicas de programación del lenguaje Java desarrolladas en clase, se utilizará para la generación de la escritura del código fuente (*.java) y del archivo binario compilado con el ByteCode (*.class) de la presente práctica, el Entorno de Desarrollo Integrado conocido como Java Development Toolkit (JDT), disponible para este lenguaje dentro de la plataforma de software de código abierto llamada Eclipse. 2.- PREMISAS DE TRABAJO. 2.1.- FUENTE INICIAL DE DATOS. Como fuente inicial de los datos, se utilizará un fichero de texto ASCII denominado “Av_Sup_PobTotalyEdades_2.txt”, conteniendo en su interior un listado de los municipios de la provincia de Ávila, figurando en cada línea, diversos datos separados con el carácter punto y coma: código INE; nombre del municipio; superficie (ha); población total; población en 21 franjas de edad por años (0 a 4; 5 a 9; 10 a 14; 15 a 19; 20 a 24; 25 a 29; 30 a 34; 35 a 39; 40 a 44; 45 a 49; 50 a 54; 55 a 59; 60 a 64; 65 a 69; 70 a 74; 75 a 79; 80 a 84; 85 a 89; 90 a 94; 95 a 99; 100 y más). 4 Fig. 1. Archivo de texto ASCII inicial, denominado “Av_Sup_PobTotalyEdades_2.txt”. Fuente: Archivo origen de la práctica 5 de Informática.
- 149. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. 2.1.- GENERACIÓN DEL PROGRAMA A DESARROLLAR. Como resultado del proyecto a desarrollar se generará una aplicación con el nombre de “RatiosPoblacion” situada en el directorio de trabajo por defecto de Eclipse, donde se encontrará la estructura correspondiente al desarrollo de esta aplicación, el archivo de texto ASCII inicial y el archivo de salida final de resultados denominado “Salida.txt”. Una vez creado el nuevo proyecto en el citado directorio: “/home/informatica/eclipse-workspace/RatiosPoblacion/” Se generará dentro de éste, un paquete denominado “es.java.informatica” y dentro a su vez, una nueva clase denominada “RatiosPoblación”. 2.2.- OBJETIVOS DEL PROGRAMA A DESARROLLAR. Teniendo en cuenta previamente que cada línea del archivo de texto inicial está formada por 25 datos separados por carácter “punto y coma”, y que en programación Java el conteo se inicializa desde la posición 0 (de 0 a 24 para este caso), el objetivo 5 Fig. 2. Creación de proyecto, paquete y clase con Eclipse. Fuente: elaboración propia.
- 150. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. será obtener los siguientes ratios para cada municipio de Ávila, y posteriormente presentarlos en un archivo de salida. 2.2.1.- DENSIDAD DE POBLACIÓN (habs./km²). Puesto que las unidades de superficie se presentan en hectáreas (ha), con la siguiente expresión se calcularán los habs/km²: Densidad de población (habs./km²) = n3 n2 ×0,01 ni: cada uno de los datos que componen la línea. n3: población total. n2: superficie (ha). 2.2.2.- PORCENTAJES DE POBLACIÓN POR GRUPOS. PorcentajeGrupoEdad1 (0 a 19 años) = ∑ i=4 i=7 ni n3 ×100 i: posición de cada dato dentro de cada línea. ni: cada uno de los datos que componen la línea. n3: población total. PorcentajeGrupoEdad2 (20 a 64 años) = ∑ i=8 i=16 ni n3 ×100 i: posición de cada dato dentro de cada línea. ni: cada uno de los datos que componen la línea. n3: población total. PorcentajeGrupoEdad3 (más de 65 años) = ∑ i=17 i=24 ni n3 ×100 i: posición de cada dato dentro de cada línea. ni: cada uno de los datos que componen la línea. n3: población total. 2.2.3.- ÍNDICE DE FRIZ. Representa el porcentaje de población de menos de 20 años respecto al grupo de población de edades comprendidas entre los 30 y 49 años, evaluando su resultado y clasificando el tipo de población. 6
- 151. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Índice de Friz = ∑ i=4 i=7 ni ∑ i=10 i=13 n3 ×100 Si índice de Friz > 160 → población JOVEN. Si índice de Friz entre 60 y 160 → población MADURA. Si índice de Friz entre < 60 → población MADURA. 3.- FASES EN LA CREACIÓN DE LA APLICACIÓN. 3.1.- LECTURA DEL FICHERO ASCII. Primeramente se importará el paquete java.io (input/output) encargado de gestionar todas las operaciones de entrada y salida, mediante: “import java.io.*;” Estructura elegida para la lectura y escritura del fichero inicial proporcionado: File fArchEntrada = null; FileReader frArchEntrada = null; Lectura de archivos BufferedReader brArchEntrada = null; FileWriter fwArchSalida = null; Escritura de archivos PrintWriter pwArchSalida = null; 7 Fig. 3. Primera parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia.
- 152. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Las variables de los archivos quedan definidas mediante el valor “null”, con el fin de comprobar posteriormente utilizando el operador relacional “!=”, si su valor no es igual. Para evaluar y resolver si la variable contiene un valor “null” se ha utilizado la declaración “try...catch...finally”, que señala un bloque de instrucciones a intentar “try”, y especifica una respuesta si se produce una excepción o error “cath”, actuando frente a ellos. El bloque “finally” siempre se ejecuta después de completarse la declaración “try”, con él se asegura el cierre del fichero tanto si todo va bien como si aparece un error o excepción. Previamente copiado el archivo de texto ASCII inicial en el directorio de trabajo de Eclipse “/home/informatica/eclipse-workspace” se procede a crear un objeto fichero de la clase File (dentro del paquete “java.io.*”) con su nombre: “fArchEntrada = new File ("Av_Sup_PobTotalyEdades_2.txt");” Comprobación de su existencia mediante una sentencia de control de flujo “if else” y generación del “BufferedReader”, para realizar a través de la sentencia de flujo de control “while”, una lectura línea a línea con el método “readLine()” mientras cada una de estas sea distinta de “null”. frArchEntrada = new FileReader (fArchEntrada); Creación de objeto brArchEntrada = new BufferedReader(frArchEntrada); para lectura de archivo while((strLinea = brArchEntrada.readLine())!=null) 8 Fig. 4. Segunda parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia.
- 153. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Puesto que cada línea es una cadena de texto, su variable queda definida mediante “String strLinea;” visualizándola por pantalla a través de la instrucción “System.out.println(strLinea);” 3.2.- OBTENCIÓN DE DATOS DE COMPOSICIÓN DE CADA LÍNEA LEÍDA. Los diferentes datos que componen cada línea quedan declarados mediante el array “String strDatos[]”, y se hallarán dividiendo cada línea con el método “split” definiendo un separador entre ellos que para este caso será “;”. String strDatos[] = strLinea.split(";"); * array: conjunto de datos asociados con igual nombre, que combina ciertos elementos o variables, identificados dentro de [ ]. El método “length” comentado después de “//” devolvería el número de argumentos esperados por el “String strDatos”. A partir de este punto se declarará una variable tipo String para almacenar las nuevas líneas que se crearán en el fichero denominada “String strNuevaLínea” asignándola valor “null”. 3.3.- CÁLCULO DE LOS RATIOS PEDIDOS POR CADA LÍNEA. Primeramente se declararán las variables necesarias tipo “Double” para el cálculo de los ratios solicitados descritos en el apdo. 2.2., iniciándolas desde un valor = 0. 9 Fig. 6. Tercera parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia. Fig. 5. Visualización por pantalla hasta la fila 51 del código. Fuente: elaboración propia.
- 154. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Posteriormente, utilizando un contador con el bucle “for”, con un incremento unitario (“i++”) desde el primer elemento (“i=0”) hasta el último (“i<strDatos.length”) de cada línea, se irán calculando los ratios solicitados en función de su posición dentro de ella: “for(int i=0; i<strDatos.length; i++) {“ La visualización por pantalla de los datos que componen cada línea se realiza con la siguiente instrucción, donde “i” representa la posición del dato dentro de cada línea: “System.out.println(strDatos[i]);” 10 Fig. 7. Cuarta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia. Fig. 8. Visualización por pantalla hasta la fila 78 del código. Fuente: elaboración propia.
- 155. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Antes de realizar los cálculos, se deberán transformar los datos iniciales tipo “String” a “Double” mediante el siguiente método que devuelve un valor doble representado por el argumento de String: “variable i = Double.paseDouble(strDatos[i]);” Los dos primeros valores de cada línea no hará falta transformarlos, pues tienen una connotación de texto tipo string (CódigoINE y Nombre). Dentro del bucle “for” citado anteriormente, que ejecutará el bloque de código mientras la condición de terminación se cumpla (“i<strDatos.length”), se añadirá una estructura condicional múltiple “if–else if” que permitirá elegir el bloque de código a ejecutar en función del valor de la variable de control “i” en cada línea. Así, los diferentes grupos de población, se calculan con la condición “if” de que el último valor la variable de control “i”, sea igual “==” al valor de la misma, al final del intervalo correspondiente definido con “else if”. El Cálculo del índice de Friz se realizará dentro del bucle “for” pero en otra estructura condicional “if” para evitar solapes en los intervalos de la variable de control “i”. 11 Fig. 9. Quinta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia.
- 156. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Se realizará la evaluación del índice de Friz según las condiciones establecidas en el apartado 2.2.3. y se visualizará por pantalla junto con su escala cualitativa y los diferentes cálculos realizados de los ratios, con la instrucción “System.out.println”. 12 Fig. 10. Sexta parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia. Fig. 11. Visualización por pantalla hasta la fila 136 del código. Fuente: elaboración propia.
- 157. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. 3.4.- COMPOSICIÓN DE LA NUEVA SALIDA DE LÍNEA. La composición de los datos de las nuevas líneas según el formato de salida especificado es: CódigoINE;Nombre;DensidadPoblación;PorcentajeGrupoEdad1; PorcentajeGrupoEdad2; PorcentajeGrupoEdad3;FRIZ Ejemplo Salida: 05001;Adanero;6,72;33,65;ANCIANA Por lo que se ha ido definiendo (dentro del bucle “for” anterior y para cada una de las condiciones impuestas según el valor de la variable de control “i”) la variable “strNuevaLinea”, utilizando entre los diferentes datos el separador “;” y el método “String.format” para formatear la cadena de salida aplicando a los datos calculados la precisión de dos decimales, añadiendo también posteriormente, la escala cualitativa del índice de Friz a la variable “strNuevaLinea”. Una vez realizados todos los cálculos y creadas las nuevas líneas con el formato especificado, se procederá a la escritura de los datos en el archivo de salida. Como ya se citó en el apartado 3.1., la clase “FileWriter” permite tener acceso al fichero en modo escritura y proporciona el método “write()” para escribir cadenas de caracteres, aunque lo normal es utilizar esta clase junto con la clase “PrintWriter” para facilitar la escritura, ya que permite escribir caracteres en el fichero de la misma forma que en la pantalla. Un objeto “PrintWriter” se crea a partir de un objeto “FileWriter”. 13 Fig. 12. Composición de nueva línea con separador ";" y precisión de dos decimales. Fuente: elaboración propia.
- 158. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. Con el mismo objetivo que para la lectura de archivos del inicio del código, dentro de una declaración “try...catch...finally” se creará un objeto para escritura en un archivo de salida que se denominará “Salida.txt” y con parámetro adjunto “true” para que los datos se añadan a los existentes, si fuera “false” los datos existentes se perderían. “fwArchSalida = new FileWriter(“Salida.txt”,true);” “pwArchSalida = new PrintWriter (fwArchSalida);” Y se imprimirán en el archivo de salida especificado (Fig.14), las nuevas líneas definidas en la variable “strNuevaLinea” mediante: “pwArchSalida.println(strNuevaLinea);” La parte última del código se observa que termina con las sentencias de los bloques “catch” y “finally” de la declaración completa “try...catch...finally” descrita en la pág. 8, para el archivo de entrada “frArchEntrada”. 14 Fig. 13. Séptima parte del código de la aplicación RatiosPoblación.java. Fuente: elaboración propia.
- 159. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. 15 Fig. 14. Archivo de salida "Salida.txt". Fuente: elaboración propia. Fig. 15. Árbol de directorios de la aplicación en Java "RatiosPoblación". Fuente: elaboración propia.
- 160. Alumno: Alberto Peláez Roa Práctica 5: Desarrollo de una aplicación en Java. 4.- BIBLIOGRAFÍA. Referencias bibliográficas: ZANCAJO JIMENO, J.J. (2022). Apuntes de Introducción a Java. Asignatura de informática, curso 1º. Ávila. 22p. MORENO VOZMEDIANO, A. (2017). Java para novatos. 1ª ed. Disponible en: http://ensegundapersona.es. 459 p. ISBN 978-15-213-8633-0. Direcciones y páginas web consultadas: https://jesusfernandeztoledo.com/java. https://manolohidalgo.com/category/java-2. https://puntocomnoesunlenguaje.blogspot.com. http://hitmontop-ejerciciosresueltos.blogspot.com. https://algoritmosurgentes.com. http://dis.um.es/~lopezquesada/documentos. https://es.stackoverflow.com. 16