Este documento presenta preguntas y ejercicios sobre diseño de experimentos. Explica las ventajas del diseño de experimentos sobre prueba y error, define conceptos como variable de respuesta y factor estudiado, y describe etapas clave como la planeación del experimento. También cubre temas como aleatorización, bloqueo, y análisis de varianza para el análisis de datos experimentales.

1. Preguntas y ejercicios.
1. Explique las ventajas que tiene el diseño de experimentos sobre una
estrategia de prueba y error.
Por qué nos sirve para resolver un problema o comprobar una hipótesis, analizar qué
cambios en los materiales se podría realizar al igual de algún tipo de método de operación
de un proceso y de esa manera se puede lograr mejoras o eliminar un problema.
2. ¿Qué es un experimento y qué es diseñar un experimento?
Un experimento es un cambio en las condiciones de operación de un sistema o proceso,
que se hace con el objetivo de medir el efecto del cambio sobre una o varias propiedades
del producto o resultado. Asimismo, el experimento permite aumentar el conocimiento
acerca del sistema. Por ejemplo, en un proceso químico se pueden probar diferentes
temperaturas y presiones, y medir el cambio observado en el rendimiento del proceso. Al
analizar los efectos (datos) se obtiene conocimiento acerca del proceso químico, lo cual
permite mejorar su desempeño.
3. En el contexto de un diseño de experimentos, ¿qué es una variable de
respuesta?, ¿qué es un factor estudiado? y ¿qué relación se esperaría que
haya entre la variable y los factores?
La variable de respuesta es la que se conoce el efecto o los resultados de cada prueba
experimental, por lo que pueden ser características de la calidad de un producto y/o
variables que miden el desempeño de un proceso. El objetivo de muchos estudios
experimentales es encontrar la forma de mejorar las variables de respuesta. Por lo general,
estas variables se denotan con la letra y.
Los factores estudiados son las variables que se investigan en el experimento, respecto de
cómo influyen o afectan a las variables de respuesta. Los factores estudiados pueden ser
controlables o no controlables, a estos últimos quizá fue posible y de interés controlarlos
durante el experimento. Para que un factor pueda ser estudiado es necesario que durante
el experimento se haya probado en, al menos, dos niveles o condiciones.
4. ¿En un experimento sólo es posible estudiar los factores que actualmente
se controlan en la operación normal del proceso?
Estos factores pueden ser controlables o no controlables para que un factor sea estudiado
es necesario que durante el experimento se halla probado en al menos 2 condiciones o
niveles
5. ¿Es posible estudiar cómo influye un factor sobre la variable de respuesta,
si el factor se mantiene fijo en todas las corridas o pruebas experimentales?
Explique.
Porque si se mantiene fijo será más fácil de concluir el comportamiento del factor y ver que
semejanza tiene para la variable.

2. 6. Se tiene un experimento en el que los factores a estudiar y sus niveles son
los siguientes: temperatura (10, 20 y 30°C); tiempo (60 y 90 minutos). Elabore
una lista de todos los posibles tratamientos de este diseño.
TEMPERATURA TIEMPO MINUTOS TRATAMIENTO
10 ºC 60 1
10ºC 90 2
20ºC 60 3
20 ºC 90 4
30 ºC 60 5
30 ºC 90 6
7. ¿Qué es el error aleatorio y qué es el error experimental?
El 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.
El error experimental es el componente del error aleatorio que refleja los errores del
experimentador en la planeación y ejecución del experimento.
8. ¿Por qué es importante aleatorizar el orden en que se corren los diferentes
tratamientos en un diseño de experimentos?
Para validar las pruebas que se hacen y aseguramos que las pequeñas diferencias
provocadas por materiales, equipo y todos los factores no controlados, se repartan de
manera homogénea en todos los tratamientos.
9. Señale las etapas en el diseño de un experimento, así como algunos
aspectos clave de cada una de ellas.
Planeación y realización.
1. Entender y delimitar el problema u objeto de estudio.
2. Elegir las variables de respuesta que será medida en cada punto del diseño y verificar
que se mide de manera confiable.
3. Determinar cuáles factores deben estudiarse o investigarse, de acuerdo a la supuesta
influencia que tienen sobre la respuesta.
4. Seleccionar los niveles de cada factor, así como el diseño experimental adecuado a los
factores que se tienen y al objetivo del experimento.
5. Planear y organizar el trabajo experimental.
6. Realizar el experimento.

3. Análisis
La técnica estadística central en el análisis de los experimentos es el llamado análisis de
varianza ANOVA (acrónimo en inglés).
Interpretación
Contrastar las conjeturas iniciales con los resultados del experimento
Control y conclusiones finales
Se recomienda decidir qué medidas implementar para generalizar el resultado del estudio
y para garantizar que las mejoras se mantengan.
10. ¿Por qué se considera la planeación del experimento como la etapa más
importante?
Describa cinco actividades que se realizan en esta etapa.
Para que un estudio experimental sea exitoso.
1. Entender y delimitar el problema u objeto de estudio. En la etapa de planeación se deben
hacer investigaciones preliminares que conduzcan a entender y delimitar el problema u
objeto de estudio, de tal forma que quede claro qué se va a estudiar, por qué es importante
y, si es un problema, cuál es la magnitud del mismo.
2. Elegir la(s) variable(s) de respuesta que será medida en cada punto del diseño y verificar
que se mide de manera confiable. La elección de esta(s)variable(es) es vital, ya que en ella
se refleja el resultado de las pruebas. Por ello, se deben elegir aquellas que mejor reflejen
el problema o que caractericen al objeto de estudio.
3. Determinar cuáles factores deben estudiarse o investigarse, de acuerdo a la supuesta
influencia que tienen sobre la respuesta. No se trata de que el experimentador tenga que
saber a priori cuáles factores influyen, puesto que precisamentepara esoes el experimento,
pero sí de que utilice toda la información disponible para incluir aquellos que se considera
que tienen un mayor efecto.
4. Seleccionar los niveles de cada factor, así como el diseño experimental adecuado a los
factores que se tienen y al objetivo del experimento. Este paso también implica determinar
cuántas repeticiones se harán para cada tratamiento, tomando en cuenta el tiempo, el costo
y la precisión deseada.
5. 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.

4. 11. Describa de manera breve los tres principios básicos del diseño de
experimentos.
La 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.
La repetición es correr más de una vez un tratamiento o combinación de factores.
El bloqueo es nulificar o tomar en cuenta en forma adecuada todos los factores que pueden
afectar la respuesta observada.
12. Explique la diferencia entre significancia práctica y significancia
estadística. Proponga un ejemplo donde se tenga la segunda pero no la
primera.
Se refiere a los errores cuando realizamos el experimento. (Significancia practica).
Significancia Estadística: se refieres a los errores que se obtienen en los datos del
experimento.
13. Describa cinco aspectos que son relevantes al momento de seleccionar el
diseño experimental.
1. El objetivo del experimento.
2. El número de factores a estudiar.
3. El número de niveles que se prueban en cada factor.
4. Los efectos que interesa investigar (relación factores-respuesta).
5. El costo del experimento, tiempo y precisión deseada.
14. Mencione dos problemas en su área de trabajo que pudieran abordarse
con el diseño de experimentos. Para cada problema enliste algunos factores
de control y al menos una variable de respuesta.
Aguas residuales de Laboratorio de Alimentos
Factores de control No controlables Variable de Respuesta
Velocidad Temperatura
Exceso de colorantes Condiciones de aire Disminuir colorantes y
controlar temperaturas
Uso de químicos Condiciones climáticas Disminución de agua
contaminada.

5. Agua potable con un alto pH
Factores de control No controlables Var. Respuesta
Uso de cloro Condiciones de aire Disminuir cloro
Uso de partes de cobre
dentro de las tuberías
Humedad Establecer una temperatura
ambiente para evitar
corrosión de metales
15. Suponga que se quiere estudiar el desempeño de un automóvil, y lo que
se desea es encontrar los factores que más influyen en su rendimiento.
¿Cuáles podrían ser las variables de respuesta?, ¿cuáles los factores a
estudiar?, ¿cuáles los factores no controlables o de ruido?
Factores a estudiar Factores no controlables Variables de respuesta
Uso de material de cobre Humedad Evitar el desequilibrio dentro de sus
sistemas para evitar corrosiones por
los metales.
Velocidad Temperatura Mantener la temperatura ambiente
para poder controlar la humedad.
16. Se quiere comparar el desgaste de dos marcas de llantas A y B, para lo
cual se eligen al azar 10 conductores particulares de cierta ciudad. A cinco de
ellos, seleccionados al azar, se les instalan gratis las llantas marca A y a los
cinco restantes la marca B, con el compromiso por escrito de permitir la
verificación del desgaste cada seis meses.
a) ¿Cree que este experimento permita una comparación justa del desgaste
de las dos marcas de llantas?
Si, sin embargo se tienen que tomar en cuenta varias variables ya que no todos los
conductores van a recorrer el mismo kilometraje por el mismo tipo de camino
b) ¿Qué consideraciones se debieron hacer para lograr una comparación más
justa?
Que también tomen en cuenta el tipo de auto que tiene cada conductor.
c) Proponga al menos un cambio al experimento que usted considera que
mejoraría la comparación.
Se necesita establecer el tiempo y el kilometraje del recorrido del automóvil. Y con las
condiciones que no alteren las variables.

6. 17. Una compañía farmacéutica realizó un experimento para comprobar los
tiempos promedio (en días), que son necesarios para que una persona se
recupere de los efectos y las complicaciones que siguen a un resfriado
común. En este experimento se compararon a personas que tomaron distintas
dosis diarias de vitamina C. Para hacer el experimento se contactó a un
número determinado de personas, que en cuanto les daba el resfriado
empezaban a recibir algún tipo de dosis. Si la edad de las personas es una
posible fuente de variabilidad, explique con detalle cómo aplicaría la idea de
bloqueo para controlar tal fuente de variabilidad.
Para controlar esta fuente de variabilidad lo que resulta conveniente hacer es un “diseño
para hacer un producto o procesos no controlables.”
18. En el caso anterior, ¿qué podría pasar si no se controla la posible fuente
de variación que es la edad?
La variable de respuesta seria más exacta y con un porcentaje más elevado de probabilidad.
19. Un grupo de investigadores trabaja para industrializar la mermelada de
tuna; para ello, realizan mermeladas considerando los siguientes factores: a)
variedad de tuna: tres tipos, b) con cáscara o sin cáscara, c) completa o la
pura pulpa. Por lo tanto, se tienen 12 posibles formas (tratamientos) de
producir mermelada.
La pregunta central que se plantean es si influyen en el sabor los factores
considerados, y quisieran encontrar cuál es la mejor combinación de
mermelada (tratamiento ganador). Para responder hicieron las 12
combinaciones y pusieron cada una en un recipiente numerado. Enseguida se
trasladaban a lugares concurridos donde acomodaban los recipientes
ordenados del 1 al 12, y a personas del público les entregaban una hoja de
registro y la invitaban a que en el orden dado probaran en pequeñasporciones
las mermeladas y anotaran qué tan buena les parecía la mermelada (en una
calificación entre 0 a 10). Al final se tuvo la respuesta de 420 personas, donde
cada una daba 12 calificaciones (una para cada mermelada). ¿Hay algo que
desde su punto de vista invalide los resultados obtenidos? Utilice el sentido
común y argumente su respuesta.
La gente no es sincera y contesta lo que se le ocurre ese podría ser un factor y que son
varias muestras por lo que son varias variables que se tienen que tomar en cuenta. Mas
sin embargo es buen diseño el que se presenta.