REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PRIVADA DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE COMPUTACIÓN

SISTEMA DE REALIDAD VIRTUAL PARA EL APOYO A LA NAVEGACIÓN

DE BUQUES EN EL CANAL DEL LAGO DE MARACAIBO CASO: INSTITUTO NACIONAL DE CANALIZACIONES

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN COMPUTACIÓN

PRESENTADO POR ESPINEL, ELILIANNY

LIZZIO, LUIS PERALTA, ROGER

SOTO, DANIEL

ASESORADO POR: MSC. LINARES, JOSE

DR. CARABALLO, RICARDO

MARACAIBO, MARZO 2013

SISTEMA DE REALIDAD VIRTUAL PARA EL APOYO A LA NAVEGACIÓN DE

BUQUES EN EL CANAL DEL LAGO DE MARACAIBO CASO: INSTITUTO NACIONAL DE CANALIZACIONES

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DEDICATORIA

A nuestro señor todo poderoso que me ha brindado sabiduría y la virtud de la constancia. A mis padres Emma Medina y Elio Espinel por enseñarme los valores de la vida, por su apoyo incondicional y amor. A mis hermanos y hermana por el convivir diario. A ShirmeryDepablos, por estar conmigo en malos y buenos momentos de la vida te adoro gorda eres la mejor cuñada.

Espinel Elilianny

A Dios, ser supremo y divino, dador de la vida, la voluntad, el empeño e inteligencia necesarias para emprender la vida estudiantil. A Él debo mi logro y superación y agradezco permitirme iniciar este proyecto para cumplirlo en cada una de sus etapas hasta esta entusiasta fase final. A mi familia por el apoyo, comprensión, compañía y consejos en todo momento de mi vida. En especial a mis padres, quienes dieron suministro para mis estudios, tutela, tiempo, ayuda y compresión, lo cual hoy permite a ellos compartir conmigo la inmensa satisfacción por la culminación de este trabajo de grado para la obtención de mi título universitario.

Lizzio Luis

La presente tesis se la dedico principalmente a Dios, quien me enseñó a encarar las adversidades de la vida. A mi familia, quienes por ellos soy lo que soy, entre los cuales resalta mi mamá,“Mariela de Peralta ”, por ser la persona que me enseñó a ser quien soy, pero más que nada, por su amor incondicional; a mi papá, “Henry Peralta”, por los ejemplos de perseverancia que lo caracterizan y que me ha infundado siempre.A mis hermanos, por su constante amor inexplicable para mi superación personal. Entre todos me han dado todo lo que soy como persona, gracias a su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del tiempo.

Peralta Roger

Le dedico este proyecto a todos aquellos que hicieron posible su elaboración, principalmente a Dios y mis padres por ser la fuente de todo recurso y conocimiento que se ha impuesto e instruido a lo largo de mi vida. A Nicola D’Amico por ser la vía inicial a la matriz de los saberes promovidos en la etapa de crecimiento personal, intelectual, y espiritual más importante de mi subsistencia, etapa medrada por Alvaro Planchart e inculcada por Gustavo Soto. Sin menor relevancia, a Emily Marchena, Cristina Zontone y mis hermanos quienes me han apoyado y encaminado por la senda hacia el cumplimiento de mis metas.

Soto Daniel

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AGRADECIMIENTOS

Ala Universidad Privada Rafael Belloso Chacín, institución a la cual

expresamos el más amplio agradecimientopor abrirnos sus puertas para

impartirnos conocimientos y ejemplos, gracias a los cuales podremos

incorporarnos al mundo profesional con orgullo y plena satisfacción. Por su

parte, a José Linares y RicardoCaraballo, quienes en su papel de tutores

académicos en todo momento nos brindaron apoyo, confianza y generosidad

al compartir de la manera más amplia sus conocimientos, enseñanzas y

consejos, permitiendo la posibilidad de elaborar y presentar este trabajo de

grado.

A nuestros padres, formadores de nuestra educación y valores; maestros

continuos en el aprendizaje de la vida y seguidores de nuestra enseñanza

desde la etapa inicial hasta esta fase académica que culminamos. Asimismo,

a Martin Upitis y Eddie Hernández, por colaborar con el shader del agua y las

texturas del puente, respectivamente,gracias a ello el desarrollo de la

presente investigación pudo avanzar sin mayor retraso.

Al Instituto Nacional de Canalizaciones, especialmente a Carlos

Avendaño, por permitirnos la presentación de nuestro proyecto y suministrar

oportunamente la información necesaria para su desarrollo. Expresamos

nuestro sincero deseo porque el trabajo realizado sea de conveniencia y

utilidad para la institución.

Gracias.

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Espinel Elilianny, Lizzio Luis, Peralta Roger, Soto Daniel. Sistemaderealidad virtual para el apoyo a la navegación de buques en el canal del Lago de Maracaibo Caso: Instituto Nacional de Canalizaciones. Universidad Privada Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Computación. Maracaibo, 2013.

RESUMEN El presente trabajo de investigación tiene como finalidad desarrollar un sistema de realidad virtual(RV) para el apoyo a la navegación de buques en el canal del Lago de Maracaibo, tomando en consideración cada uno de los requerimientos impuestos por el Instituto Nacional de Canalizaciones (INC). La investigación se sustenta en la metodología deMorales, Nava, Fernández y Mirsha (2010), denominada Huddle, estructurada en tres (3) fases: Preproducción, Producción yPostmortem. Dicha metodología se enfoca en el proceso para creación de videojuegos orientado a desarrolladores, con fin de realizar aplicaciones de forma independiente al lenguaje de programación utilizado, de forma más organizada y sencilla .Lainvestigación se considera de tipo descriptiva, proyectiva, de campo y documental, bajo un diseño no experimental, para determinar los aspectos de mayor relevancia en relación al problema, cuyos datos son analizados para dar respuesta a los objetivos de estudio. El lenguaje de programación manipulado esPython y las herramientas de desarrollo son: Blender, Fireworks y Photoshop, brindando un enfoque más óptimo al visualizar, organizar y presentar los ambientes y objetos tridimensionales en el sistema de RV;la población posee una totalidad de quince (15) personas. Como técnicas de recolección de datos se utilizan la entrevista y la observación directa; como instrumentos elguion de observación y el guion de sondeo, dirigidos a la población antes mencionada.Por ende, se recomienda que el INC implemente el sistema, con fin de reducir el índice de errores yaexistentes y los costos de procedimientos, evitando así la ocurrencia de diversos eventos negativos que puedan presentarse, con influencia de una eficiente toma de decisiones. Palabras Clave: Sistema de realidad virtual, Navegación de buques, Instituto , Canal del lago de Maracaibo.

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Espinel Elilianny, Lizzio Luis, Peralta Roger, Soto Daniel. Virtual reality system to support vessels navigation on Maracaibo’s lake channel Case:InstitutoNacional de Canalizaciones.Private University Dr. Rafael BellosoChacín. Engineering Faculty.School of Computing.Maracaibo, 2013.

ABSTRACT This research aims to develop a virtual reality (VR) system to support vessels navigation on Maracaibo’s lake channel, taking into consideration each requirement set by “InstitutoNacional de Canalizaciones” (INC). The study is sustained on Morales’s, Nava’s, Fernández’s, andMirsha’s(2010) methodology denominated Huddle, structured in three (3) phases: Preproduction, Production and Postmortem; which focuses on videogame processes oriented for developers, thus, allowing to produce applications independent from the used programming language in a more organized and simple way. The research’s type is considered as descriptive, projective, field and documental, under a non-experimental design, to determine the most relevant aspects related to the problem, whose data is analyzed to give response to the study’s objectives. The manipulated programming language is “Python” and the development tools: Blender, Fireworks and Photoshop, providing a more optimal approach when visualizing, organizing, and displaying the environments and tridimensional objects in the VR system; the population’s overall is fifteen (15) people. The interview and direct observation where used by way of data harvesting techniques; the check and probe list as instruments, referring to the previously mentioned population. Hence, it’s recommended that the INC implements the system, with the goal of reducing the existing errors rate and the procedures costs, thereby, avoiding the occurrence of miscellaneous negative events that may come forward.

Keywords:Virtual reality system, Vessels navigation, Institution, Maracaibo’s lake channel.

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ÍNDICE GENERAL

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VEREDICTO…………………………………………………………….…....iii

DEDICATORIA……………………………………………………………….vii

AGRADECIMIENTOS………………………………………………………. viii

RESUMEN…………………………………………………………………… ix

ABSTRACT……………………………………………………………...…... x

INDICE GENERAL………………………………………………………….. xi

INDICE DE FIGURAS………………………………………………………. xiv

INDICE DE CUADROS……………………………………………………...xv

INTRODUCCIÓN……………………………………………………............ 1

CAPÍTULO I: EL PROBLEMA

1. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN OBJETO DE ESTUDIO…….. 4

1.1. FORMULACIÓN………………………………………………… 7

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………………………… 7

2.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………………. 8

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………... 8

3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN………………………….8

4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN………………………….. 10

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN…………………………

2. BASES TEÓRICAS……………………………………………………. 18

2.1. SISTEMA………………………...………………………………. 18

2.1.1. CONCEPTO…………………………………..…………. 18

2.1.2. CARACTERÍSTICAS…………………………………….

2.1.3. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS………………..21

2.2. SISTEMAS DE REALIDAD VIRTUAL (RV)………………..…

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2.2.1. CONCEPTO……………………………………..………. 23

2.2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RV……….

2.3. CABINA DE SIMULACIÓN……………………………………. 24

2.4. REALIDAD AUMENTADA……………..………………………. 24

2.5. SISTEMA DESKTOP DE RV O WOW (WINDOW ON

WORLD)………………………………………………………………...25

2.6. RV EN SEGUNDA PERSONA (O UNENCUMBERED

SYSTEMS)……………………………………………………………...25

2.7. SISTEMADE TELEPRESENCIA……………………………...25

2.8. SISTEMAS INMERSOS………...………………………………

2.9. HERRAMIENTAS TECNOLÓGICAS………………………….

2.9.1 MODELADOR 3D…………………………………………..

2.9.2 MOTOR DE JUEGOS…………………………………........

2.10. DISPOSITIVOS DE ENTRADA………………………………...

2.11. DISPOSITIVOS DE SALIDA……………………………………

2.12. MOTOR DE REALIDAD………………………………………...

2.13. SOFTWARE DE RV……………………………………………..

2.14. BASE DE DATOS DEL MUNDO……………………………….

2.15. NAVEGACIÓN…………………………………………………...

2.15.1 CONCEPTO…………………………………………………

2.15.2 CLASIFICACIÓN……………………………………………

3. SISTEMA DE VARIABLES……………………………………………

3.1. DEFINICIÓN NOMINAL…………………………………………

3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL…………………………………..

3.2.1. SISTEMA DE REALIDAD VIRTUAL……………………

3.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL………………………………….

3.3.1. SISTEMA DE REALIDAD VIRTUAL…………………..

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CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

1. TIPO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN…………………………...

2. POBLACIÓN……………………………………………………………...37

3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS..

4. METODOLOGÍA SELECCIONADA…………………………………...

5. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y

RECURSOS……………………………………………………………...

CAPÍTULO IV: RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

1. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS DATOS Y

RESULTADOS……………..............................................................

2. RESULTADOS………………………………………………………. ..53

CONCLUSIONES…………………………………………………………......

RECOMENDACIONES……………………………………………………...

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………......

ANEXOS……………………………………………………………………..…

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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURAS

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1. Preproducción……………………………………………………………

2. Producción……………………..…………………………………………

3. Postmortem………………………………………….……………............

4. Modelado del buque……………………………………………..............

5. Modelado del tablero………………………………………….................

6. Modelado de la boya…………………………………………….............

7. Modelado de la boya EM………………………………………..............

8. Modelado del puente…………………………………………………….

9. Modelado avanzado del puente ……………………………………….

10. Texturizado del puente…………………………………………………..

11. Texturizado de la boya EM……………………………………...............

12. Texturizado de la boya (Verde)…………………………………………

13. Texturizado de la boya (Roja y Negra)…………………………………

14. Texturizado de la boya (Roja)…………………………………………...

15. Texturizado del buque…………………………………………...............

16. Menú principal……………………………………………………………

17. Menú de selección de buques………………………………………….

18. Menú de punto de inicio…………………………………………............

19. Menú de pausa……………………………………………………….......

20. Menú de opciones…………………………………………………..........

21. Menú de ayuda…………………………………………………………...

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ÍNDICE DE CUADROS

CUADROS

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1. Cuadro de actividades………………………………………..................48

2. Cronograma de actividades……………………………………………..

3. Detalles del proyecto...…………………………………………………..

4. Sprint Backlog…………………………………………………………....

5. Control de iluminación LED en horario nocturno…………..……….

6. Vibración general de los objetos sobre la escena…………………...

INTRODUCCIÓN

El trabajo de investigación tiene como principal propósito la simulación

del canal del Lago de Maracaibo, para el apoyo a la navegación de buques.

La investigación se realiza con la finalidad de establecer una propuesta

instructiva especialmente concebida para el personal de la empresa

encargado del manejo del sistema de realidad virtual (RV).

La RV comprende la interface hombre-máquina que permite al usuario

sumergirse en una simulación gráfica 3D generada por un ordenador y, a su

vez, navegar e interactuar en ella en tiempo real desde una perspectiva

centrada en el usuario.

Esta tecnología alcanza la madurez científica suficiente como para

convertirse en una valiosa herramienta al servicio de la industria. Consciente

de este hecho, el Instituto Nacional de Canalizaciones (INC) muestra interés

por su incorporación a los procesos productivos existentes.

No obstante se hace necesario contar con un mecanismo que facilite el

manejo de variables en el entorno de manera virtual, con el fin de efectuar

cambios y modificaciones simuladas y observar el comportamiento para

obtener los resultados deseados. En este sentido, se intenta conocer los

requerimientos de la empresa para el desarrollo del sistema y finalmente

cómo se puede aplicar la propuesta. Así, la orientación final de esta

investigación es lograr el desarrollo del sistema de RV, debido a que el INC

requiere el mismo a escala real para apoyar la navegación de buques, donde

se busca reducir el índice de fallas existentes y, al mismo tiempo, evitar la

ocurrencia de distintos eventos negativos.

También cabe destacar que puede servir para visualizar el funcionamiento de

las luces de navegación en horario nocturno. No cabe duda que el desarrollo

del programa adquiere un papel de notable importancia, llegando a ser

decisivo para los procesos operativos del Instituto.

Este estudio se divide en cuatro capítulos, los cuales a continuación se

dan a conocer: Capítulo I (El Problema), en este se encuentra plasmada la

descripción de la situación objeto de estudio, a partir de la cual se observa la

problemática presente en el INC, seguido de la formulación de los objetivos

y la justificación de acuerdo a la parte teórica, práctica y metodológica, así

como, la delimitación del estudio y los ámbitos que la comprenden, temática,

espacial y temporal.

Igualmente, en el Capítulo II (Marco Teórico), se precisa en esta parte los

antecedentes y las bases teóricas, sustentado en otras investigaciones de

autores especializados en la rama. Asimismo, se construye la siguiente

variable de estudio denominada: Sistema de Realidad Virtual.

Del mismo modo se elabora el Capítulo III (Marco Metodológico), donde se

explica detalladamente los tipos de investigación, diseños y tipo de población

que se manejan en el proyecto. Se mencionan todas las técnicas e

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instrumentos de recolección de datos, así como, la metodología utilizada

para el diseño del sistema de RV, actividades, recursos y materiales que

requiere dicho proyecto.

Finalmente, en el Capítulo IV (Resultados de la investigación), se plantea el

análisis y discusión de los resultados obtenidos con apoyo de las técnicas e

instrumentos de recolección de datos. Posteriormente, se presentan los

resultados de la investigación, desarrollando las diversas fases que contiene

la metodología utilizada. En último lugar, se exponen las conclusiones

tomando en consideración los objetivos del proyecto, se expresan

recomendaciones o sugerencias para la empresa y las referencias

bibliográficas de los autores consultados y los anexos en los que se refleja

información complementaria.

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