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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO
INSTITUTO TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO
DOE Factorial
T5A2
EXPERIMENTO DE TEMPLE Y RECOSIDO
(AEF-1025)
ALUMNOS:
Cano Córdova Humberto Ángel
Contreras Juárez Bryan Federico
Del Toro Lozano Lourdes Araceli
Méndez Yépez Jesús
Rosa Itzel Paredes Naranjo
Sepúlveda Cervantes María Guadalupe
PROFESOR:
Antonio Palomares Díaz
344B
23 De Junio del 2021
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Introduccion
En el presente informe se pretende explicar y detallar el trabajo realizado a partir de
la elaboración de un diseño factorial sobre el temple y recocido ya que los
tratamientos térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de
propiedades mecánicas adecuadas necesarias en determinados procesos de
producción Y en general los diseños factoriales son los más eficientes para este tipo
de experimentos ya que este tipo de experimentos permite el estudio del efecto de
cada factor sobre las variables respuestas así como el efecto de la intersección
entre factores sobre dicha variable.
El diseño factorial, como estructura de investigación, es la combinación de dos o
más diseños simples (o unifactoriales); es decir, el diseño factorial requiere la
manipulación simultánea de dos o más variables independientes (llamados
factores), en un mismo experimento.
Los efectos factoriales principales, a diferencia de los simples, son el impacto global
de cada factor considerado de forma independiente, es decir, el efecto global de un
factor se deriva del promedio de los efectos simples.
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Diseño del experimento
En una práctica realizada de la materia de procesos de fabricación por parte del
ITSM Campus Uruapan se hizo un estudio acerca de este proceso que trato sobre
el doblado de varilla en frio, temperatura de enfriamiento y tiempo que se deja la
varilla en el fuego.
Doblado de varilla en frio:
Se realizó la primera prueba, 1 varilla de 3/8 a temperatura ambiente se
solicitó a una compañera del equipo que doblara 1varilla a su temperatura
normal a 65 segundos siendo el Nivel 1.
Se realizó la primera prueba, 1 varilla de 3/8 a temperatura ambiente se
solicitó a una compañera del equipo que doblara 1 varilla a su temperatura
normal a 95 segundos siendo el Nivel 2.
Tiempo de enfriamiento:
A la varilla 1 (Nivel 1) se dejó reposar 20 minutos al ponerlo en
contacto con el agua tardo cerca de 25 segundos para enfriarse
totalmente y retirarlo.
A la varilla 2 (Nivel 2) se dejó reposar 45 minutos a una temperatura
de entre 350ºc y 389ºC, al ponerlo en contacto con el aceite quemado
tardo 35 segundos para enfriarse totalmente y retirarlo.
Tiempo que se deja la varilla en el fuego:
La segunda prueba, se usaron 2 varillas que previamente retiramos del horno
con una temperatura de 389ºC, se introdujeron 1 varilla al recipiente con agua
y la 2da varilla a un recipiente con aceite quemado, y así comparar su
diferentes tiempos de reacción, el Nivel 1 se dejó a 20 min y el Nivel 2 se dejó
a 45 min.
Nuestro objetivo con esta práctica fue medir y cerciorarnos del tiempo en enfriarse
poniendo a prueba diferentes factores por ejemplo en estado frío en su doblado, o
cuánto tardo en enfriarse sometiéndolo en aceite y otra parte en agua con diferente
varilla, también con estos datos propuestos los meteremos a minitab para su dicha
analizacion y así sacar sus datos eh interpretarlos de cual forma es más rápido o
más efectiva para enfriarlo. Cuando realizamos el experimento de temple y recosido,
durante la práctica estuvimos tomando en cuenta algunos factores que se pueden
controlar, así como también los que no son comúnmente controlados y posibles
respuestas dentro del experimento, como los que se muestran a continuación:
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Para poder seguir realizando el experimento se toman en cuenta dos factores y se
representa 2k (k factores con dos niveles de prueba cada uno), por lo tanto los
factores a controlar en este diseño factorial es el doblado de varilla en frio y la
temperatura de enfriamiento
Factores Nivel 1 Nivel 2
Doblado de varilla en frio 65 seg 95 seg
Tiempo de enfriamiento 25 seg 35 seg
Tiempo que se deja la varilla
en el fuego
20 min 45 min
Análisis del experimento
Como primer paso introducimos nuestros 3 factores con sus respectivos niveles en
minitab, posterior a eso hicimos el análisis de potencia y tamaño de la muestra
obteniendo los siguientes resultados
Aquí se hizo la prueba con 2 niveles y su desviación estándar de 0.5 y con 3
número de factores.
Ambientales Nivel - Nivel +
Lugar donde se lleva Lugar abierto Lugar cerrado
Fuente de calor Carbón Utilizar gas LP
Tiempo que dejas la varilla 45 min 45 min
Medio de choque Aceite Agua
Temperatura del medio de choque
Quien dobla Hombre Mujer
El procedimiento
Respuestas
- Flexibilidad
- Temperatura
- Tiempo
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En la curva de la potencia se encuentran puntos centrales ya que obteniendo
estos puntos nos damos una idea de que tan ajustado o equilibrado sea nuestro
modelo.
Obteniendo 3 puntos centrales en
este análisis.
Después hicimos otra potencia y tamaño ajustando el modelo
Teniendo los resultados con diferencia máxima de 1 y repeticiones de 1 2 3 4 y 5
el total de corridas son de 40 pero como se ve en el resultado de la potencia cambia
de acuerdo con las respuestas y corridas.
- Si en la respuesta 2 siendo la corrida 16 tenemos una potencia de 0.955776
entonces se puede explicar mejor el modelo ya que es de 0.95 por lo tanto
entre más alto sea nuestra potencia mayor se ajusta y cumple con el modelo
estudiado.
Donde vemos que tomando en cuenta
nuestros 3 factores con nuestros dos
niveles cambia nuestra potencia a
0.571609 lo cual vemos que si cambia
ya que en el otro análisis que hicimos
tenemos una potencia de 0.97160.
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Después hicimos un diseño factorial completo
Donde usamos 4 factores y obtenemos 16 corridas y sin puntos centrales
Estructura aleatorizada
En este caso lo que nos importa es que de acuerdo con las corridas asignadas ver
a cuantos segundos de doblado de varilla se ara, como también su temperatura de
enfriamiento y el tiempo y el tiempo que se deja la varilla en el fuego.
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- Tenemos 16 corridas, ahora tomando el orden aleatorio de 9 tenemos el nivel
1 donde el doblado de varilla en frio tiene que ser de 65 segundos, la
temperatura de enfriamiento de 25 segundos y el tiempo que se tiene que
dejar la varilla debe de ser de 45 minutos, y así sucesivamente de acuerdo
al orden de los datos aleatorios.
Terminando el análisis de corridas hicimos el de regresión factorial utilizando como
base nuestra resistencia de varilla y la temperatura en horno
RESISTENCIA DE VARILLA
La resistencia de varilla la calculamos de acuerdo a su temperatura y a la
fuerza en la que se dobla estando caliente como también estando fría ya que
cambia la fuerza y flexibilidad que se aplica. Utilizando una varilla de 3/8
tenemos que su resistencia es de 480 Mpa, pero como al hacer las corridas
cambia su nivel, va cambiando la resistencia de varilla también.
TEMPERATURA EN HORNO
Tomando en cuenta la temperatura del horno para introducir las varillas se
tomó una temperatura de 350º y 389ºC ya que la temperatura no se mantiene
constante porque al realizar la práctica a espacio abierto influyen factores,
como también a qué velocidad se saca la varilla del horno o cuánto tiempo
se deja en el fuego.
Hicimos el análisis de resistencia de varilla para ver el comportamiento
siendo un factor en el que se tienen diferentes variables, ya que esta prueba
permite determinar la relación entre la carga axial de tensión aplicada a la
varilla y la deformación lineal que sufre la longitud calibrada que se tiene la
varilla, tomando en cuenta su respectiva temperatura dentro del horno.
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Tomando en cuenta esos factores realizamos nuestro análisis factorial teniendo en
cuenta la resistencia de varilla vs. La temperatura de horno y así sus factores que
son:
o Doblado de varilla en frio
o Tiempo de enfriamiento
o Tiempo que se deja la varilla en el fuego
Se obtienen los siguientes resultados, considerando que todos aquellos valores
que nos interesan deben de ser menores a .5
Vemos que los resultados obtenido en
nuestro valor p nuestra temperatura de
horno es de 0.216 lo cual se explica en el
modelo y de igual maneta nuestro niveles
que utilizamos.
En nuestro resumen del modelo explica
el 62.85% lo cual no está explicando por
lo tanto se puede hacer una
simplificación de este mismo modelo de
modo que se vean cambios de que se
está ajustando.
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En las gráficas vemos que los residuos estandarizados se ajustan
- Al hacer el análisis de vuelta y ajustando con términos del modelo hasta el
orden 1 vemos que si cambia nuestro modelo ajustando y minimizando
resultados.
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En las gráficas se ve que nuestro modelo en el histograma se recarga un poco más
hacia la derecha, hay independencia en los datos es decir que un dato con otro no
dependen prácticamente del otro para ver si nuestra grafica de probabilidad normal
está dentro de los parámetros hacemos una gráfica de probabilidad normal para
definir que tanto está cumpliendo el modelo
Una vez haciendo el análisis podemos observar en la gráfica que nuestra resistencia
de varilla cumple dentro de los parámetros y con una desviación estándar de 78.38
y un valor p de 0.295 lo cual es menor que 0.5
Corrida de comprobación
La demostración del experimento que realizamos en esta práctica es que se logra
el objetivo mediante el cual las características propias de las que están compuestas
las varillas tuvieron una buena resistencia.
Gracias a la resistencia de las varillas se pudo realizar los diferentes experimentos
y se pudieron obtener los resultados esperados
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Conclusión
El diseño de experimento tiene una amplia aplicación en muchas disciplinas, de
hecho se puede ver la experimentación como parte del proceso científico y como
una de las formas de averiguar como un sistema oh proceso trabaja.
Ya que el diseño de experimentos, es especialmente el patrón de las
observaciones, ya que estos indicara cuales y como tornarlas Y tiene la finalidad de
eliminar la manera sistemática a los factores, los cuales, se pueden influir en la
respuesta del experimento.
