DISEÑO DE EXPERIMENTOS DE UN FACTOR

UNIDAD II

DISEÑO DE EXPERIMENTOS DE UN FACTOR

INTRODUCCION

        Un diseño de experimentos es el proceso de planeación de un experimento con el fin de conectar adecuadamente los datos, que puedan ser analizados por métodos estadísticos para obtener conclusiones válidas y objetivas.

        En cualquier problema de experimentación deberán considerarse los aspectos del diseño del experimento y el análisis estadístico de los datos. Estos dos aspectos están estrechamente relacionados ya que el método de análisis de los datos depende del diseño experimental utilizado.

        Un experimento diseñado es una prueba o serie de pruebas en las cuales se inducen cambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema, de manera que sea posible observar e identificar las causas de los cambios en la respuesta de salida.

        Entre los objetivos del experimento pueden incluirse:

1.- Determinar cuales variables tienen mayor influencia en la variable de respuesta.

2.- Determinar el nivel de las variables de entrada al que se obtiene el nivel deseado de las variables de salida.

3.- Determinar el nivel de las variables de entrada al que se obtiene la menor dispersión en las variables de salida.

4.- Determinar el nivel de las variables de entrada al que se minimicen los efectos de las variables de ruido o incontrolables.

CONCEPTOS

Unidad experimental.

        División más pequeña de material a la que el tratamiento es aplicado. El efecto del tratamiento es evaluado en la unidad de muestreo, que puede ser una muestra aleatoria de la unidad experimental, o corresponder con la unidad experimental.

Factores o Variables independientes.

        Son las variables de entrada en un experimento, cuyo efecto se quiere determinar sobre la variable de respuesta, tienen las características de ser medibles, controlables y de influencia muy pronunciada en la variable de respuesta.

Variables de respuesta.

        Son las variables de salida en un experimento.

        Las características deseables en una variable de respuesta son:

• Variable continua.
• Debe reflejar una cantidad o cualidad de interés en la unidad experimental.
• Debe expresarse en unidades apropiadas. Pueden ser unidades absolutas, por ejemplo, Kilos, metros, grados centígrados, etc,. Pueden ser unidades relativas como por ejemplo, % de concentración, peso o volumen, debido a que las unidades experimentales no son todas del mismo peso.
• Debe estar asociada con un blanco o condición deseable(lo que motiva el experimento).
• Preferentemente obtenida por métodos no destructivos o que dañen las unidades experimentales, de tal forma que mediciones repetidas puedan ser hechas.
• No deben estar cerca de un límite natural.
• Debe tener varianza constante.  

Tratamiento.

        Es una de las modalidades o niveles que puede tomar un factor en estudio.

Repetición, variables de ruido y error experimental.

        La repetición en un tratamiento, consiste en aplicarlo independientemente de nuevo a una unidad experimental. Así si tenemos r repeticiones de un tratamiento, esto implica que dicho tratamiento ha sido aplicado independientemente a r unidades experimentales.

        La principal función de la repetición es proporcionar un estimador del error experimental, un error estadístico que surge de la variación no controlada(variables de ruido) en las unidades experimentales o de la falta de uniformidad en la conducción física del experimento.

        El error experimental es evaluado a través de los residuales, cuyo patrón refleja la consistencia de los efectos de tratamiento. Un tratamiento con residuos muy pequeños muestra efectos similares en todas las repeticiones, en tanto que aquel con grandes residuos tiene efectos discrepantes en las unidades experimentales. Así, el error debe ser interpretado como una medida de consistencia.

PRINCIPIOS BASICOS DE LA EXPERIMENTACION

1. Repetición. Significa que un experimento se efectúa dos o mas veces. Su finalidad es suministrar una estimación del error experimental así como brindar una medición más precisa de los efectos del tratamiento.
2. Muestreo aleatorio. Es la asignación de los tratamientos a las unidades experimentales de tal modo que todas las unidades consideradas tengan la misma oportunidad de recibir un tratamiento.
3. Control local. Este principio experimental permite ciertas restricciones sobre el muestreo aleatorio con el fin de reducir el error experimental.

PROCEDIMIENTO PARA LA EXPERIMENTACION

1. Definición del problema. Consiste en establecer en forma clara y precisa el problema con que se está tratando. En este paso se hace necesario desarrollar todas las ideas acerca de los objetivos del experimento.
2. Selección de los factores y niveles. El experimentador seleccionará todas las variables independientes o factores que sean investigados en el experimento. Los niveles pueden ser seleccionados específicamente o al azar del conjunto de todos los niveles posibles del factor.
3. Selección de la variable de respuesta o variable dependiente. Al seleccionar esta variable el experimentador debe tener la certeza de que la medida de la respuesta realmente proporciona información sobre el problema en estudio.
4. Selección del diseño experimental. Como regla general se eligirá al diseño mas sencillo que brinde la precisión requerida por el experimentador.
5. Conducción del experimento. En la conducción deberán aplicarse procedimientos libres de sesgos personales. Aplicar el diseño experimental para colectar los datos de modo que las diferencias entre individuos y las asociadas con el orden de recolección puedan  ser removidas del error experimental.
6. Análisis de los datos. Deberá emplearse un método estadístico de acuerdo al diseño experimental utilizado.
7. Conclusiones y recomendaciones. Una vez que los datos han sido análizados, el experimentador podrá hacer inferencias o recomendaciones acerca de sus resultados. Las inferencias deberán ser interpretadas físicamente y el significado práctico de estos resultados deberá ser evaluado.

CLASIFICACION DE FACTORES

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