Diseños de experimentos utilizados en bioquimica y farmacia en Diseño experimental

1. Mario Bermeo
vergaracastillo@hotmail.com
DISEÑO DE EXPERIMENTOS

2. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Historia
Ronald A. Fisher
El diseño estadístico de experimentos fue introducido en Inglaterra en 1935 por Ronald A. Fisher en su libro “The Design of
Experiments.”
George E. P. Box
Los desarrollos posteriores en diseños de experimentos fueron encabezados por George E. P. Box, quien trabajó como
estadístico en la industria química en Inglaterra y desarrolló la metodología de superficie de respuestas 1951.
Genichi Taguchi,
En Japón, en la década de los 80 Genichi Taguchi, creo los conceptos del diseño robusto.

3. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Consiste en planear y realizar un conjunto de pruebas con el objetivo de generar
datos que, al ser analizados estadísticamente, proporcionen evidencias objetivas
que permitan responder las interrogantes planteadas por el experimentador sobre
determinada situación.
Definiciones
Diseño de
experimentos
Un experimento es un cambio ( manipulación por el investigador) en las
condiciones de operación de un sistema o proceso (variables independientes), que
se hace con el objetivo de medir el efecto del cambio sobre una o varias
propiedades del producto o resultado ( variable dependiente).
Por ejemplo, en un proceso químico se pueden probar diferentes temperaturas y
presiones, y medir el cambio observado en el rendimiento del proceso.
Experimento
Unidad
experimental
Es la muestra(s) con la cual se trabaja para realizar el experimento

4. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Factores controlables:
Son las variables del procesos o factores que se pueden controlar y manipular en el experimento. Son las
características de los materiales experimentales que se pueden fijar en un nivel dado. Algunos de éstos son los que
usualmente se controlan durante la operaciónnormal del proceso.,
por ejemplo Fcator:la temperatura; Niveles: diferentes temperaturas a realizarse el experimento
Factores nocontrolableso de ruido:
Son variables o características de materiales y métodos que no se pueden controlar durante el experimento o la
operaciónnormal del proceso,pero que siempre están presentes.
Por ejemplo, algunos factores que suelen ser no controlables son las variables ambientales (luz, humedad,
temperatura ambiente, partículas, ruido, etc.), el ánimo de los operadores, la calidad del material que se recibe del
proveedor (interno o externo). Un factor que ahora es no controlable puede convertirse en controlable cuando se
cuenta con el mecanismo o la tecnologíapara ello.
Factores deestudio
Son los factores o variables independientes que se seleccionan para realizar un experimento, son los factores
controlables,los cuales se debenprobar en por lo menos 2 niveles o tratamientos
Definiciones
Factores
Controlables,
no controlables
y
factores de
estudio
Factores controlables
Factores no controlables
Variable de respuesta
Proceso
Conjunto de actividades interrelacionadas de forma secuencial que transforman entradas de unos proveedores en
salidas para unos clientes.
Entradas
Salidas
Proceso
Causas Efectos

5. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Error aleatorio:
Es la variabilidad observada que no se puede explicar por los factores estudiados;
resulta del pequeño efecto de los factores no estudiados y del error experimental.
Siempre que se realiza un estudio experimental, parte de la variabilidad observada
en la respuesta no se podrá explicar por los factores estudiados. Esto es, siempre
habrá un remanente de variabilidad que se debe a causas comunes o aleatorias,
que generan la variabilidad natural del proceso. Esta variabilidad constituye el
llamado error aleatorio.
Error experimental:
Componente del error aleatorio que refleja los errores del experimentador en la
planeación y ejecución del experimento.
Es decir el error aleatorio también absorberá todos los errores que el
experimentador comete durante los experimentos, y si éstos son graves, más que
error aleatorio hablaremos de error experimental.
Definiciones
Error aleatorio
y error
experimental

6. Cuando se corre un diseño experimental es importante que la variabilidad observada de la respuesta se deba
principalmente a los factores estudiados y en menor medida al error aleatorio, y además que este error sea
efectivamente aleatorio. Cuando la mayor parte de la variabilidad observada se debe a factores no estudiados
o a un error no aleatorio, no se podrá distinguir cuál es el verdadero efecto que tienen los factores estudiados
en la variable de respuesta.
Variación por error
aleatorio
Variación por los
factores de
estudio
Error aleatorio
Factores de estudio
Fuentes de variación Efecto en la respuesta
DISEÑO DE EXPERIMENTOS

7. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Aleatorización
Consiste en hacer corridas experimentales en orden aleatorio (al azar); este principio aumenta la
posibilidad de que el supuesto de independencia de los errores se cumpla.
Repetición o réplica
Es correr más de una vez un tratamiento o combinación de factores. (Por ejemplo: tomar varios
datos a una misma temperatura)
Repetir es volver a realizar un tratamiento, pero no inmediatamente después de haber corrido el
mismo tratamiento, sino cuando corresponda de acuerdo con la aleatorización.
Bloqueo
Es nulificar o tomar en cuenta en forma adecuada todos los factores que pueden afectar la
respuesta observada.
Es decir es bloquear el efecto de un factor que creemos puede afectar al experimento.
Por ejemplo, si se quieren comparar cuatro máquinas, es importante tomar en cuenta al operador de las
máquinas, en especial si se cree que la habilidad y los conocimientos del operador pueden influir en el
resultado. Una posible estrategia
de bloqueo del factor operador, sería que un mismo operador realizara todas las pruebas del experimento .
Otra posible estrategia de bloqueo sería experimentar con cuatro operadores (cuatro bloques), donde cada
uno de ellos prueba en orden aleatorio las cuatro máquinas; en este segundo caso, la comparación de las
máquinas quizás es más real.
Definiciones
Aleatorización,
replica y
bloqueo

8. ETAPAS DE UN DISEÑO
DE EXPERIMENTOS

9. Etapas de un diseño
de experimentos
Planeación
Análisis
Interpretación de resultados
Conclusiones
DISEÑO DE EXPERIMENTOS
P: Plan
D: Hacer
C: Chequear, revisar
A: Actuar Implementar resultados
Realizar experimento

10. Etapas de un
diseño de
experimentos
Planeación
Análisis
Interpretación de
resultados
Conclusiones
DISEÑO DE EXPERIMENTOS
P: Plan
D: Hacer
C: Chequear,
revisar
A: Actuar
Implementar
resultados
Realizar experimento
1.- Definir el problemao el objetivo.
2.- Elegir los factores a estudiar
3.- Elegir la(s) variable(s) de respuestaque será medidaen el experimento
4.- Seleccionarlos niveles de cada factor, a estudiar
5.- Seleccionarel diseño experimental adecuado a los factores que se
tienen y al objetivo del experimento.
Este paso también implica determinar cuántas repeticionesse harán para
cada tratamiento, tomando en cuenta el tiempo,el costo y la precisión
deseada.
6.- Planear y organizar el trabajo experimental.
Con base en el diseño seleccionado,organizar y planear con detalle el
trabajo experimental, por ejemplo,las personas que van a intervenir, la
forma operativa en que se harán las cosas,el lugar, provisión de
materiales y equipos a utilizar, la forma como se recolectarán los datos.

11. Etapas de un
diseño de
experimentos
Planeación
Análisis
Interpretación
de resultados
Conclusiones
DISEÑO DE EXPERIMENTOS
P: Plan
D: Hacer
C:
Chequear,
revisar
A: Actuar
Implementar
resultados
Realizar
experimento
Realizar el experimento.Aplicarel plan previsto en la etapa previa.
Interpretar con detalle los efectos más significativos para cada variable de
respuesta,considerar
Verificar los supuestos del modelo, que por lo general son normalidad, varianza
constante e independenciade los residuos.
La técnica estadística central en el análisis de los experimentos es el llamado
análisis de varianza ANOVA
Se debe analizar si los resultados son estadísticamente diferentes con pruebas
estadísticas.
Ver los factores y efectos que influyeron de manera significativa en las diferentes
variables de respuesta, y también señalar los factores que no tuvieron un impacto
considerable.
Hacer un resumende los principales resultados logrados desde el punto de vista
técnico.
Encontrar el mejor tratamiento de acuerdo a los objetivos planteados
Realizar un plan de implementacióndetallado

12. DISEÑOS A REVISAR

13. • Diseño completo al azar
• Diseño de boques completos
• Diseño de bloques incompletos
• Diseño Cuadrado latino
• Diseño greco latino
diseños
experimentales
Diseños con un solo factor
Diseño con dos factores 2^k
• Variables independientes
• Cuantitativos
• Cualitativos
• Mixtos
• Variables independientes
• Cuantitativos
• Cualitativos
• Mixtos
Diseño con tres factores 3^k
DISEÑO DE EXPERIMENTOS