DISEO DE EXPERIMENTOS

DISEO DE EXPERIMENTOSJ V BARRAZA ADiseo de investigacionesPrincipios estadsticos del diseo de experimentos

Sir Ronald A Fisher se le atribuye el haber consolidado los principios bsicos de un diseo de experimento. Este ingls fue contratado para realizar exhaustivo anlisis estadstico a datos de una investigacin agrcola.En 1926 public un artculo The Arrangement of Field Experiments.Aqu describi tres importantes componentes fundamentales de los experimentos:1. Control local de las condiciones de campo para reducir el error experimental

Principios de diseo de investigacin2. Replicacin como un medio para estimar la varianza del error experimental.3. Aleatorizacin para obtener una estimacin vlida de esa varianza.

PLANEACIN DE LA INVESTIGACINAl iniciar un estudio el investigador debe tener en cuenta los siguientes aspectos: Objetivos especficos del experimento Identificacin de los factores que influyen, cules varan. Caractersticas a medir Procedimientos particulares para realizar las pruebas o medir las caractersticas.Planeacin de la investigacin Nmero de repeticiones del experimento bsico a realizar. Recursos y materiales disponibles

EXPERIMENTOS, TRATAMIENTOS Y UNIDADES EXPERIMENTALES

Experimento comparativo: es el tipo de experimento que utilizan losinvestigadores en cualquier campo de la ciencia, donde implica que se establece ms de un conjunto de circunstancias en el experimento y que se comparan entre si las respuestas de las diferentes circunstancias.Tratamientos: son el conjuntos de circunstancias creados para el experimento, en respuesta a la hiptesis de investigacin.

Principios de diseo de investigacinLa unidad experimental: es la entidad fsica o el sujeto expuesto al tratamiento independientemente de otras unidades. La unidad experimental una vez expuesta al tratamiento, constituye una sola rplica del tratamiento.El error experimental: describe la variacin entre las unidades experimentales tratadas de manera idntica e independiente.Los distintos orgenes del error experimental son: Variacin natural entre unidades experimentales La variabilidad en la medicin de la respuesta La imposibilidad de reproducir las condiciones del tratamiento con exactitud de una unidad a otra. La interaccin de los tratamientos con las unidades experimentales Cualquier otro factor externo que influya en las caractersticas medidas.

Qu es el diseo experimental?

Optimizacin de un procesoEn un experimento de caracterizacin normalmente interesa determinar cules variables del proceso influyen en la respuesta. Un siguiente paso lgico es optimizar, es decir, determinar en que regin los procesos importantes conducen a la mejor respuesta posible.Por ejemplo si la respuesta es rendimiento, buscaramos una regin en la que ste fuera mximo.Si la respuesta fuera variabilidad en lo que respecta a la dimensin crtica de un producto, interesara buscar una regin de variabilidad mnima.Experimentos de Comparacin SimpleSe est interesado en determinar si dos frmulas de un producto producen resultados equivalentes.Un ingeniero quiere comparar la resistencia de una frmula modificada a la que se han agregado emulsiones de polmeros de ltex durante el mezclado contra la resistencia de la argamasa hecha con la frmula no modificada.

i12345678910y1j16.8516.417.2116.3516.5217.0416.9617.1516.5916.57y2j17.517.6318.251817.8617.7518.2217.917.9618.15Ejemplo 1

Ejemplo 1

DIAGRAMA DE CAJA PARA EL EXPERIMENTO RESISTENCIA ADHESIVA A LA TENSIN DEL CEMENTO

Distribucin de probabilidadxi23456789101112P(xi)1/362/363/364/365/366/365/364/363/362/361/36Distribucin discreta

Tamao de la muestraCurva caracterstica de operacin

EXPERIMENTOS CON UN SOLO FACTOREste es un experimento con un solo factor (porcentaje de algodn), con 5 niveles del factor (a=5) y cinco rplicas (n=5). Las 25 corridas debern realizarse de manera aleatoria. Para propsitos de ilustracin suponga que inicialmente se prueban los cinco ejemplares del 15% de algodn, despus con el 20% de algodn, etc.

Un diagrama de caja revela que la resistencia a la tensin aumenta se incrementa cuando el contenido de algodn aumenta hasta cerca del 30%. Pero despus del 30% la resistencia a la tensin de la tela tiende a disminuir.Veamos el diagrama de caja.

EL ANLISIS DE VARIANZAEL ANLISIS DE VARIANZASuponga que se tienen a tratamientos o niveles diferentes de un solo factor que quieren compararse. La respuesta observada de cada uno de los a tratamientos es una variable aleatoria. Los datos se registraran como aparece a continuacin:

Anlisis del modelo con efectos fijosEfectos fijosHoja1Lanzamiento de dados1020.027777777830.055555555640.083333333350.111111111160.13888888891/670.16666666675/3680.13888888891/990.11111111111/12100.08333333331/18110.05555555561/36120.027777777823456789101112

Hoja2

Hoja3