Introduccion Al Diseño Experimental

9 La aplicación del diseño de experimentos requiere considerar las siguiente etapas

que se comentarán a continuación:

1. Comprender el problema y definir claramente el objetivo.

2. Identificar los factores que potencialmente podrían influir en la función

objetivo, y los valores que éstos pueden tomar. Entre estos valores se

buscará la información necesaria.

3. Establecer una estrategia experimental, llamada plan de experimentación.

4. Efectuar los experimentos con los valores de los factores decididos en el

punto 3 para obtener los valores de las respuestas estudiadas.

5. Responder las preguntas planteadas, sea directamente, sea utilizando un

modelo matemático. Si es necesario, volver a la etapa 1.

1. Comprender el problema y definir claramente el objetivo.

El DEE es una herramienta para encontrar respuestas a problemas perfectamente

identificados y especificados. Cuanto más claramente se plantea el problema y se

identifica el propósito o información que se desea conseguir con los experimentos

mayor puede ser la ayuda del DEE. Para obtener una comprensión profunda del

sistema y del problema es necesario recopilar toda la información disponible sobre el

sistema en estudio y que pueda ser relevante para la experimentación que se

realizará. La Tabla 1 indica algunas informaciones a recopilar en esta etapa.

A continuación se debe definir (seleccionar) qué respuesta experimental (o

Característica e interés o de calidad de un producto) se va a observar. Según el

objetivo perseguido, puede ser necesario observar más de una respuesta y

encontrar un compromiso entre ellas. Por ejemplo, en una separación

cromatográfica es necesario considerar el tiempo de análisis pero también la

resolución entre picos, que debe ser suficiente. En el caso de desarrollar un

producto de pastelería industrial, éste debe tener buen sabor, olor, aspecto ect

Tabla 1. Consideraciones al plantear el problema

- ¿Qué se conoce y qué no se conoce?

¿Hay zonas de la región experimental donde ya se conoce el resultado?

¿Existen datos sobre la repetibilidad de la experimentación?

¿Qué complejidad se espera en la relación entre los factores y la respuesta?

¿podría ser no lineal?

¿Se cree que pueden existir interacciones?

¿Cuál es coste permitido de la experimentación?

¿Con cuánta rapidez es necesario proporcionar los resultados?

- ¿Qué se necesita investigar /conocer?

¿Cuál es el objetivo (propósito) de la experimentación?. ¿Qué información

deseada debe proporcionar el experimento?

2. Identificar los factores y el dominio experimental de interés.

Es muy importante identificar y listar todos los factores (las variables independientes)

que se cree que pueden tener influencia en el proceso y en la respuesta, aunque se

crea que pueden tener poca importancia. Se debe considerar si cada factor

especificado se mantendrá constante, se variará controladamente, si es

incontrolable pero se pueden conocer sus valores o si es incontrolable e imposible

de medir.

El experimentador debe ser consciente de la influencia potencial de podría tener

cada factor en la respuesta. Los factores no controlados pueden introducir

variaciones en la respuesta que dificultan el análisis de los resultados

experimentales.

Para cada factor se debe definir el intervalo de valores que puede tomar (dominio

experimental). La combinación del dominio de todos los factores configura el dominio

experimental posible (o dominio de los factores). Éste contiene los experimentos

que, en principio, se podrían realizar. La Figura 4 muestra tres factores continuos, A,

B y C. Si sólo se estudiará el factor A, la Figura 4a indica distintos experimentos que

se pueden realizar con diferentes valores de A, a unos valores fijados de B y C. Si

además se estudiará el factor B, éste puede tomar distintos valores para cada valor

de A, con lo cual el dominio posible es más amplio (Figura 4b). El dominio

experimental se va ampliando a medida que se añaden más factores (Figura 4c).

No siempre cualquier combinación de valores de factores es posible o deseable.

Pueden existir restricciones experimentales, técnicas o económicas por la cuales el

dominio experimental inicial se reduce a un dominio experimental de interés. Por

ejemplo, tras excluir aquellos experimentos que no interesan por su peligrosidad, su

elevado coste o porque supone una combinación de los factores que no se adapta a

las especificaciones del producto. De entre todos los experimentos restantes, se

escogerán los que se van a realizar para obtener la información buscada.

Hay que notar que la elección de los factores y de su dominio experimental no suele

ser fácil. Es el experimentador quien decide donde es interesante estudiar dichos

factores. Esta decisión requiere un conocimiento previo del sistema, obtenido de

referencias bibliográficas, experiencia previa en el laboratorio, etc.

3.Planificar la experimentación. Elección del diseño experimental

Es frecuente realizar la experimentación en diversas etapas secuencialmente. En

cada etapa, las series de experimentos se agrupan en diseños denominados

matrices de experimentos. La selección de una matriz u otra depende del objetivo de

cada etapa, y de otras características como las indicadas en la Tabla 2. A

continuación se identifican distintos objetivos y los tipos de diseños que se pueden

aplicar a casa caso. Estos diseños se comentarán en artículos posteriores de esta serie

Tabla 2. Factores a considerar al elegir el diseño experimental

Naturaleza del problema, información ya conocida del problema y tipo de

información que se desea obtener según el objetivo planteado.

Número de factores e interacciones que se deben estudiar

Complejidad de utilizar cada diseño

Validez estadística y efectividad de cada diseño

Facilidad de comprensión e implementación

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