Practica de laboratorio: señal ruido

1. Objetivo(s):

Determinar la configuración óptima de los factores de control para consolidar la robustez del proceso de producción del pigmento, mediante el desarrollo de un diseño Taguchi con arreglo ortogonal interno L8 y externo L4.  

1. Introducción (Marco teórico -citar en formato APA-):

1. Materiales, Reactivos y/o Equipos.  (Unidades y cantidades):

1. Metodología (Desarrollo de la práctica; procedimiento puntual a seguir):

1. Diagrama de flujo:

6. Resultados (Incluir imágenes o fotografías de resultados e integrantes -con pie de imagen-):

6.1 Relaciones señal ruido

En la Figura 1 se muestra la gráfica de efectos principales de señal-ruido.

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Figura 1. Gráfica de efectos principales señal-ruido

En la gráfica de la figura 1 se puede observar que los factores que tienen mayor impacto o más relevancia en el proceso de producción del pigmento son:

1. Tiempo de carga
2. Exceso de sal
3. Orden de introducción
4. Velocidad de amasado
5. Tiempo de amasado
6. Temperatura

Además, también indica que los niveles a los que se deben trabajar estos factores para hacer el proceso menos sensible al efecto de factores de ruido durante la producción del pigmento son:

1. Tiempo de carga: trabajar nivel 2
2. Exceso de sal: trabajar en nivel 1
3. Orden de introducción: trabajar en nivel 1
4. Velocidad de amasado: trabajar nivel 2
5. Tiempo de amasado: trabajar en nivel 2
6. Temperatura: trabajar nivel 1

Esto se puede confirmar mediante la tabla de la Figura 2, en la cual se observa la clasificación de los factores, siendo el tiempo de carga de materiales el más relevante y la temperatura de amasado el menos relevante.

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Figura 2. Tabla de respuesta para relaciones de señal ruido

A continuación, en la figura 3 se presenta el análisis del modelo lineal para señales ruido.

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Figura 3. Análisis de modelo lineal Señal Ruido

La R cuadrada ajustada en el resumen del modelo (figura 3), indica que el ajuste es bueno ya que es mayor a 70, por lo tanto, se acepta el DOE.

De acuerdo con la tabla de análisis de varianza de relaciones SN de la figura 3, se acepta H0, debido a que los valores p de los factores son mayores al nivel de significancia (0.05), por lo tanto, todos los factores son no significativos.

6.2 Resultados para medias

En la Figura 4, se presta la gráfica de efectos principales para medias. Esta gráfica indica que los factores más relevantes o impactantes en el proceso de producción de pigmentos para medias son los siguientes:

1. Exceso de sal
2. Tiempo de amasado
3. Orden de introducción de materiales
4. Tiempo de carga de materiales
5. Temperatura de amasado
6. Velocidad de amasado

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Figura 4. Gráfica de efectos principales para medias

Con la gráfica de la figura 4 también se determinan los niveles adecuados para trabajar con cada factor, los cuales son:

1. Exceso de sal- nivel 2
2. Tiempo de amasado- nivel 1
3. Orden de introducción de materiales -nivel 2
4. Tiempo de carga de materiales-nivel 2
5. Temperatura de amasado- nivel 2
6. Velocidad de amasado -nivel 1

La tabla de respuesta para medias de la figura 5, presenta la clasificación de los factores, la cual indica que el exceso de sal es el más relevante, seguido del tiempo de amasado y el orden de introducción de materiales, mientras que los menos relevantes son el tiempo de carga de materiales, la temperatura y la velocidad de amasado.

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Figura 5. Tabla de respuesta para medias

En la figura 6 se muestra el análisis del modelo lineal de medias.

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Figura 6. Análisis de modelo lineal para Medias

La R-cuadrada ajustada en el resumen del modelo (figura 6) es del 93.86%, por lo tante se acepta el DOE debido a que el ajuste es bueno ya que es mayor a 70.

De acuerdo con el análisis de varianza de medias, de la figura 6, se acepta H0 para todos los factores, debido a que los valores p son mayores al nivel de significancia (0.05), lo tanto son no significativos.

1. Gráficas de residuos

En las figuras 7 y 8 se presentan las gráficas de residuos para medias y relaciones SN respectivamente.

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Figura 7. Gráficas de residuos para medias

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Figura 8. Gráficas de residuos para Relaciones SN

Para ambas gráficas (figura 7 y 8), los puntos en el primer gráfico están pegados a la línea media, por lo tanto, se ajustan a esta. En el segundo gráfico no se forma conicidad, ya que están balanceadas o equilibradas las variancias y se encuentran de la misma forma de la parte de arriba como de abajo. En el tercer gráfico siguen una distribución normal. En el último gráfico, los datos tienen aleatorización e independencia. Por lo tanto, todos los supuestos se cumplen y se acepta el DOE.

6.4 Análisis con los términos de mayor relevancia

6.4.1 Relaciones señal ruido

Mediante el análisis del DOE con los factores más relevantes de medias y SN, se obtiene la gráfica de los efectos principales para relaciones SN, de la figura 9.

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Figura 9. Gráfica de efectos principales para relaciones SN con los factores más relevantes

En esta gráfica se puede observar tanto el orden de los factores en cuanto a relevancia como también los niveles con los que se recomienda trabajar cada uno, los cuales son los siguientes:

1. Tiempo de carga de materiales – trabajar con nivel 2
2. Exceso de sal- trabajar con nivel 1
3. Tiempo de amasado-trabajar con nivel 2

Este orden se presenta en la tabla de la figura 10 de respuesta para SN, en donde se observa que el factor más importante es el tiempo de carga, seguido del exceso de sal y el tiempo de amasado.

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Figura 10. Respuesta para medias

El análisis de modelo lineal para las relaciones SN se muestra en la figura 11.

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Figura 11. Análisis de modelo lineal de relaciones SN

La R-cuadrada ajustada es de 78.43%, por lo tanto, el DOE se acepta ya que es superior al 70%.

En cuanto al análisis de varianza de relaciones SN, demuestra que el tiempo de carga de materiales y el exceso de sal son significativos debido a que el valor de p es menor al nivel de significancia de 0.05, por tanto, se acepta Ha. Sin embargo, Se acepta H0 para el tiempo de amasado, ya que p es mayor al nivel de significancia de 0.05, por lo tanto, no es significativo.

1. Resultado para medias

Realizando el análisis con los factores más relevantes, se obtiene la gráfica de efectos principales para medias de la figura 12. Esta gráfica indica que los factores que tiene más relevancia y los niveles con los que se deben trabajar son:

1.        Exceso de sal- nivel 2

2.        Tiempo de amasado nivel 1

3.        Tiempo de carga de materiales- nivel 2

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Figura 12. Gráfica de efectos principales para medias con lo factores más relevantes

Lo anterior se puede confirmar con la tabla de respuesta que se presenta en la figura 13, ya que clasifica el exceso de sal en la posición número uno, seguido por el tiempo de amasado y el tiempo de carga de los materiales.

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Figura 13. Respuesta para medias

Por último, en la figura 14 se muestra el análisis de modelo lineal para medias, en cual se observa que el valor de R-cuadrada ajustada es de 82.97%, lo cual indica que el DOE se acepta.

En cuanto al análisis de varianza de medias el tiempo de amasado y el exceso de sal resultan ser significativos, debido a que los valores de p son menores al nivel de significancia de 0.05, por tanto, se acepta Ha. Sin embrago para el tiempo de carga de materiales, p es mayor al nivel de significancia de 0.05, por lo tanto, se acepta H0 y se dice que no es significativo.

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Figura 14. Análisis de modelo lineal para medias