Este documento trata sobre el diseño de experimentos aplicados a la investigación. Explica conceptos clave como el legado de Sir Ronald A. Fisher en el desarrollo del diseño de experimentos, la definición de experimento, los pasos para realizar un experimento, y los modelos estadísticos unifactoriales, de bloques completamente aleatorizados y factoriales generales. También cubre temas como la identificación de variables, la determinación del tamaño muestral y los supuestos de los diferentes modelos.

1. DISEÑO DE
EXPERIMENTOS
APLICADOS A LA
INVESTIGACIÓN
Leonidas Millán
Ingeniero industrial, Esp, Msc.
Docente investigador
Septiembre 13 y 14. 2013, UNIPAZ

2. DISEÑO EXPERIMENTAL
¿Cómo evaluar más de dos tratamientos?
El objetivo es obtener:
 Mayor Información - Inferencia Estadística.

Menor Costo - Métodos Estadísticos.

3. EL LEGADO DE SIR
RONALD A. FISHER
De sus investigaciones estadísticas en los
experimentos que realizo Fisher desde 1919
a 1933, desarrollo el análisis de varianza y
unifico sus ideas básicas sobre los
principios del diseño de experimentos.
 Estableció tres componentes
fundamentales:
 Control Local

Aleatorización
 Replicación.


4. DEFINICION

El diseño experimental estudia procesos o
sistemas. Puede considerarse a un proceso
como una caja negra a la cual ingresan
diversas variables que interactúan para
producir un resultado.
X1 X2 X3
Entrada
…
Xp
Factores Controlables
Unidad Muestral
…
Z1 Z 2 Z3
Zm
Salida
Y
Factores Incontrolables

5. OBJETIVO

Determinar cuales variables
influencia en la respuesta, y.
tiene
mayor

Determinar el mejor valor de las x que influyen
en y, de modo que la variabilidad de y sea
mínima.

Determinar el mejor valor de las x que influyen
en y, de modo que se minimicen los efectos de
las variables incontrolables z1, z2,…, zm

6. ENSAYO O EXPERIMENTO
ENSAYO
Planteamiento del problema e
identificación de fenómenos y
variables
Toma y registro de datos
Determinación del modelo
estadístico
Análisis de resultados
Validación del modelo
Documentación y difusión de
conclusiones y resultados
EXPERIMENTO
Planteamiento del problema e
identificación de fenómenos y
variables
Determinación del modelo
estadístico
Determinación del tamaño
muestral
Toma y registro de datos
Validación del modelo
Análisis de resultados
Documentación y difusión de
conclusiones y resultados

7. EXPERIMENTO
Planteamiento del problema e
identificación de fenómenos y
variables
1
Determinación del modelo
estadístico
2
Determinación del tamaño
muestral
3
Toma y registro de datos
4
Validación del modelo
5
Análisis de resultados
6
Documentación y difusión de
conclusiones y resultados
7

8. 1. Planteamiento del
Problema
Los elementos fundamentales para
plantear un problema son:
 Objetivos
de la investigación.
 Preguntas de la investigación.
 Justificación de la investigación.

9. 1. Planteamiento del
Problema
Comúnmente cuando el investigador empieza a
pensar en el problema que desea solucionar,
solo tiene una idea vaga de que existe cierta
dificulta la cual es preciso superar.
Es
necesario entonces que el investigador:
 Realice.
 Identifique.
 Obtenga.

10. 1. Planteamiento del
Problema
Lista Verificación Planteamiento del Problema
Si No
1.¿Se realizaron las preguntas que se desean
responder con la investigación?
2.¿Se definió el objetivo del experimento?
3.¿La justificación del experimento es válida?
4.¿Se dejo escrito el planteamiento del problema?

11. 1. Planteamiento del
Problema
Identificación del Fenómeno Aleatorio: Las
pruebas a estudiar deben cumplir las
características de multiplicidad, variabilidad y
ley del azar para que puedan ser analizadas
como fenómenos aleatorios.
 Multiplicidad.
 Variabilidad.
 Ley del azar.

12. 1. Planteamiento del
Problema
Lista Verificación Identificación de Fenómeno Aleatorio
Si No
1.¿Es posible repetir cada experimento un número
indefinido de veces sin cambiar esencialmente
las condiciones experimentales (multiplicidad)?
2.¿Los resultados del fenómeno a estudiar pueden
presentar variabilidad?
3.¿La frecuencia de ocurrencia de los resultados
se puede describir mediante alguna distribución de
probabilidad?

13. 1. Planteamiento del
Problema


Identificación de Variables:
Cuando se realizan experimentos se presentan
factores que tienen algún efecto sobre los resultados
y variabilidad del estudio, dichos factores son
llamados variables.
Clasificar las variables presentes en el estudio:
 Variable
respuesta.
 Variables controlables.
 Variables incontrolables.

14. 1. Planteamiento del
Problema
Lista Verificación Identificación de Variables Aleatorias
Si No
1.¿Se consideraron todas las variables que pueden influir sobre el
resultado del experimento?
2.¿Se seleccionaron las variables más relevantes según la información
primaria, secundaria y el criterio del investigador?
3.¿Se identifico la variable respuesta?
4.¿La variable respuesta se clasifico como cuantitativa?
5.¿La variable respuesta se clasifico como discreta o continua?
6.¿Se identificaron las variables independientes?
7.¿Las variables independientes se clasificaron como controlables e
incontrolables?
8.¿Las variables independientes se clasificaron en cuantitativas o
cualitativas?
9.¿Las variables independientes se clasificaron en discretas o continuas?
10.¿Se establecieron los niveles de los factores controlables que
intervienen en el estudio?

15. 1. Planteamiento del
Problema
Inicio
Planteamiento de objetivos, preguntas
y justificación de la investigación
Identificación del
fenómenos aleatorio
El fenómeno es
aleatorio
Si
Identificación de variables
A
No
Fenómeno
deterministico

16. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
1. Según el diseño:


Unifactorial.
Multifactorial.
2. Según el número de replicas:


Igual número de repeticiones.
Desigual número de repeticiones.
3. Según la forma de seleccionar los niveles de los
factores:



Si los niveles son fijos.
Si los niveles son seleccionados al azar.
Si hay factores con niveles fijos y aleatorios

17. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
A
¿Se desea conocer si existe
relación funcional entre la(s)
variable(s) independiente(s) y la
variable respuesta?
Si
Modelo de
regresión
No
¿Se desea manipular
variables
incontrolables?
No
B
Si
Modelo
aleatorizado por
bloques completos
Fin
D

18. Modelo unifactorial
con un factor
controlable
B
Modelo factorial
general con dos
factores controlables
Si
D
¿El número de
factores controlables
que se tienen en
cuenta es mayor
que 1?
No
¿El número de
niveles que se
tienen en cuenta
es mayor que
2?
Modelo de
comparación
No por pares No
Si
¿El número de
factores controlables
que se tienen en
cuenta es mayor
que 2?
No
¿Cada uno de los
niveles de los dos
factores controlables
es elegido en forma
fija por el
investigador?
Si
C
Si
¿todos los
factores
tienen dos
niveles?
D
Si
No
Fin
Modelo de efectos aleatorios
Modelo factorial 22

19. D
C
¿El número de
factores controlables
que se tienen en
cuenta es mayor
que 3?
Modelo factorial
general con 3
factores controlables
No
No
¿Cada uno de los
niveles de los 3
factores controlables
es elegida por forma
fija por el
investigador?
Si
¿todos los
factores
tienen 3
niveles?
Si
Modelo
factorial
general
No
Modelo de efectos
aleatorios
Fin
Si
Modelo
factorial 3k

20. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo Unifactorial de efectos fijos
X
Entrada
Ecuación
matemática
Variable respuesta
o dependiente
Unidad
Muestral
Salida
Y
Yij = µ + α i + ε ij
Media general
de la población
(es constante)
i = 1,..., a
Error
Factor o
variable
independiente
j = 1,..., n

21. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Presentación tabular de los datos para un Modelo
Unifactorial de efectos fijos
Factor A
Yi.
Replicas
Nivel 1
y11
y12
…
y1 n
y1.
Nivel 2
y21
y22
…
y2 n
y2.
…
…
…
yij
…
yi.
Nivel a
ya1
ya2
…
ya n
ya.
Totales
Yij = µ + α i + ε ij
i = 1,..., a
Y11 = µ + α1 + ε 11 Y12 = µ + α1 + ε 12
Y..
Yi.
y1.
y2.
yi .
ya.
y..
j = 1,..., n
Y1n = µ + α1 + ε 1n

22. Factor A Replicas
Nivel 1
y12
Nivel 1
y12
Nivel 1
…
Nivel 1
y1n
Nivel 2
y21
Nivel 2
y22
Nivel 2
…
Nivel 2
y2n
…
…
Nivel a
ya1
Nivel a
ya2
Nivel a
ya.
Nivel a
yan
Presentación tabular de los
datos de un Modelo
Unifactorial de efectos
fijos, para correr en un
paquete estadístico

23. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Lista Verificación Modelo Unífactorial de Efectos fijos
Si No
1.¿Se desea estudiar el efecto de un solo factor
controlable sobre la variable respuesta?
2.¿Los niveles del factor controlable se puede elegir
de forma fija por el investigador?
3.¿Hay ausencia de manipulación de variables
incontrolables?

24. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo Unifactorial de efectos fijos
Los supuestos del modelo son:
1.
2.
3.
Los errores son independientes dentro de cada
tratamiento y entre tratamientos.
Los errores se distribuyen normalmente alrededor
de la media que es cero.
La varianza es constante.

25. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo Unifactorial de efectos fijos
Ventaja
 Permite evaluar simultáneamente varios niveles de
un mismo factor.
Desventaja
 Ocasionalmente, el modelo puede resultar ineficiente
debido a que la variabilidad puede ser alta, lo cual
ocasiona que no se pueda probar el efecto
controlable que se tiene en cuenta en el estudio.

26. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo de un Bloque Completamente
Aleatorizado de Efectos Fijos
X
Entrada
Unidad
Muestral
Z
Ecuación
matemática
Variable respuesta
o dependiente
Yijk = µ + α i + A j + ε ijk
Salida
Y
Error
i = 1,..., a
Media general
Factor
de la población
Factor o incontrolable
(es constante)
variable
independiente
j = 1,..., b
k = 1,..., n

27. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo de un Bloque Completamente
Aleatorizado de Efectos Fijos
Los supuestos del modelo son:
1.
2.
3.
Los errores son independientes dentro de cada
tratamiento y entre tratamientos.
Los errores se distribuyen normalmente
alrededor de la media que es cero.
La varianza es constante.

28. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo de un Bloque Completamente
Aleatorizado de Efectos Fijos
Ventajas
 Permite mayor homogenidad en la realización del
experimento.
 Permite controlar sistemáticamente una fuente de
variabilidad conocida y no deseada
 Mejora
efectivamente la precisión en las
comparaciones entre tratamientos.
Desventaja
 Los bloques representan una restricción para la
aleatorización.

29. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Lista Verificación Modelo de un Bloque Completamente
Aleatorizado de Efectos Fijos
Si No
1. ¿Se desea estudiar el efecto de un factor
controlable sobre una variable respuesta?
2.¿Hay manipulación de una variable incontrolable?
3.¿Los niveles de los factores controlables se pueden
elegir de forma fija por el investigador?

30. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo Factorial General
X1 X2
Entrada
Xp
…
Unidad
Muestral
Salida
Y
Error
Ecuación
matemática
Variable respuesta
o dependiente
Yijk = µ + α i + β j + (αβ ) ij + ε ijk
Interacción
Media general
de la población Factor o Factor o variable
(es constante) variable independiente
independiente
i = 1,..., a
j = 1,..., b
k = 1,..., n

31. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Modelo Factorial General
Los supuestos del modelo son:
1.
2.
3.
Los errores son independientes dentro de cada
tratamiento y entre tratamientos.
Los errores se distribuyen normalmente alrededor
de la media que es cero.
La varianza es constante.

32. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Ventajas

Permite analizar tanto efectos principales como
efectos producidos por las interacciones de los
factores controlables.
Desventajas


Los cálculos pueden ser engorrosos.
La cantidad de cálculos aumenta a medida que el
numero de replicas y/o factores.

33. 2. Determinación del Modelo
Estadístico
Lista Verificación Modelo Factorial General
Si No
1.¿Se desea estudiar el efecto de k (k>1) factores
controlables sobre una variable respuesta?
2.¿Hay ausencia de manipulación de variables
incontrolables?
3.¿Los niveles de los factores controlables se pueden
elegir de forma fija por el investigador?

34. 3. Determinación del Tamaño
Muestral
La selección del tamaño de muestra esta sujeta
no
solamente
al
modelo
estadístico
seleccionado, sino también a las características
propias del experimento que se está realizando.
Una decisión importante en cualquier problema
de diseño experimental es su selección, en otras
palabras, la determinación del número de
réplicas que deben hacerse por tratamiento.

35. 3. Determinación del Tamaño
Muestral
D
Determinación de valores de interés en el
estudio de acuerdo al modelo estadístico
y a las necesidades experimentales
Determinación del parámetro φ con base
en el modelo estadístico a emplear
Determinación del tamaño muestral
usando φ, α, γ1, γ2 y las curvas
características de operación
E

36. 3. Determinación del Tamaño
Muestral
Modelo
Unifactorial de efectos fijos
Un bloque completamente
aleatorizado de efectos fijos
Factorial general con dos
factores controlables y
factorial 22
Expresión para calcular φ
2
nD
ϕ =
2
2aσ
2
2
nbDa
naDb2
2
2
ϕa =
2 ϕb =
2 aσ
2bσ 2
2
nbDab
2
ϕ ab =
2aσ 2 [ ( a − 1)( b − 1) + 1]

37. 3. Determinación del Tamaño
Muestral
Lista Verificación Determinación del Tamaño Muestral
Si No
1. ¿Se fijó la probabilidad de error tipo I teniendo en cuenta
los requerimientos del estudio?
2.¿Se fijó la probabilidad de error tipo II según las
necesidades del estudio?
3.¿Se fijó o estimo la desviación estándar teniendo en
cuenta la información primaria o secundaria acerca del
proceso?
4.¿Se fijó o estimo la diferencia máxima entre las medias de
los tratamientos?
5.¿Se calculó el parámetro φ usando la expresión
correspondiente al modelo estadístico seleccionado?
6.¿Se utilizaron las curvas características para encontrar la
potencia deseada?

38. 4. Toma y Registro de Datos
Se debe desarrollar en nueve etapas:
1.
2.
3.
4.
Preparación previa de actividades según el experimento.
Determinación de la presentación tabular de los datos.
Identificación de las unidades experimentales.
Asignación aleatoria de las unidades experimentales para
la realización de los ensayos.
5. Adecuación del lugar donde se realiza la toma de datos.
6. Calibración y mantenimiento de equipos.
7. Realización de actividades establecidas en la etapa 1.
8. Ajustar los datos a medida o unidades requeridas por el
experimentador.
9. Transmitir los datos a una tabla de presentación de datos
y realizar cálculos básicos.

39. 4. Toma y Registro de Datos
F1 : PREPARACION DE ACTIVIDADES
Experimento:
Modelo :
Fecha de inicio:
Elaborado por:
Fecha de finalización:
Lugar:
Versión número:
Hoja___de___
Actividad
número
Descripción
Responsable
Equipos
a utilizar
Material
a utilizar
Consideraciones

40. 4. Toma y Registro de Datos
F2 : REGISTRO DE DATOS
Experimento:
Modelo:
Fecha de inicio:
Elaborado por:
Fecha de finalización:
Lugar:
Número de ensayos realizados ___de___
Observación
1
2
3
4
Características
experimentales
Orden
aleatorio
Dato obtenido
Hoja___de___
Observaciones sobre
la realización del
experimento

41. 4. Toma y Registro de Datos
Lista de Verificación Para la Toma y Registro de Datos
1.¿Se identificaron claramente las actividades que deben ser ejecutadas
para la toma de datos?
2.¿Se documentaron tales actividades?
3.¿Se estableció la presentación tabular de los datos según el modelo
estadístico?
4.¿Se identificaron las características de las unidades experimentales?
5.¿Las unidades experimentales cumplieron las condiciones de
homogeneidad?
6.¿Se asignó aleatoriamente el orden en que deben ser realizadas las
pruebas?
7.¿Se determinaron las condiciones que debe cumplir el lugar en donde se
llevará a cabo la toma de datos?
8.¿Se aplicó el procedimiento estableció (según cada prueba) para la
calibración y el mantenimiento de los equipos?
9. Si el experimentador requirió codificar o transformar los datos a otras
unidades, ¿se hizo dicha transformación?
10.¿Se transcribieron los datos a la tabla de presentación tabular?
11.¿Se realizaron los cálculos básicos?
Si No

42. E
Documentación del procedimiento de toma y registra
Determinación de la presentación tabular de los datos según el
modelo estadístico elegido
Identificación de las unidades experimentales
Aleatorización del orden en el cual se van llevar a cabo las
observaciones en la realización del experimento
Calibración de los equipos, realización del mantenimiento correspondiente y
adecuación del lugar donde se va a llevar a cabo la toma de datos
Realización de las actividades en la etapa 1
Ajuste de los datos a medidas a unidades requeridas por el experimentador
Presentación de los datos en una tabla y realización de cálculos básicos
F

43. 5. Validación de los
Supuestos del Modelo



Los errores experimentales y por lo tanto las
observaciones deben comportasen de acuerdo a una
distribución normal.
Las varianzas de los tratamientos se suponen
homogéneas “varianza común”.
Los errores deben ser independientes.
No poder validar alguno de los supuestos, implica que
no se podrán tener conclusiones validas acerca del
modelo.

44. 5. Validación de los
Supuestos del Modelo
Lista Verificación Validación de los Supuestos del Modelo
1.¿Se comprobó que los errores provienen de una
distribución normal?
2.¿Si se encontró residuos inusitados, se buscaron las
posibles causas?
3.Antes de realizar el experimento, ¿se buscaron posibles
elementos externos que pueden afectar la independencia
de los errores?
4.¿Se probo el supuesto de independencia de los errores?
5.¿Se probo el supuesto de igualdad en varianzas?
6.Si se realizo alguna transformación sobre las
observaciones, ¿se hizo de nuevo la prueba de igualdad
de varianza sobre los datos transformados?
Si No

45. F
Validación de los
supuestos según el
modelo estadístico
¿Los datos originales
cumplen con los
supuestos del
modelo?
No
Realización de las
transformaciones de los datos
requeridas y nueva validación del
modelo con los valores
transformados
No
Si
G
Si
¿Los datos transformados cumplen
los supuestos del modelo?

46. 6. Análisis de Resultados
Deben emplearse métodos estadísticos para
analizar los datos de modo que los resultados y
conclusiones sean objetivos mas que
apreciativos. Si el experimento se diseño
correctamente y se ha analizado conforme al
diseño, los métodos estadísticos que se
requieren no son complicados.

47. 6. Análisis de Resultados
Lista Verificación Para el Análisis de Resultados
1.¿Se plantearon las pruebas de hipótesis de acuerdo al Si No
modelo, teniendo en cuenta el modelo estadístico
utilizado?
2.¿Se calculo el estadístico de prueba teniendo en cuenta
el modelo estadístico elegido?
3.¿Se definió una región de rechazo para el estadístico de
prueba, teniendo en cuenta el modelo estadístico
empleado?
4.¿Se tomo una decisión de acuerdo a la región de rechazo
previamente definida?
5.¿Se analizó la información secundaria?
6.¿Se comparo el resultado del análisis de la información
primaria con el resultado de la información secundaria?

48. 6. Análisis de Resultados
G
Análisis de la
información primaria
Análisis de la
información Secundaria
Comparación de la
información primaria con
al secundaria
H

49. 7. Documentación y difusión
de Conclusiones y
Recomendaciones
Una vez que se han analizado los datos, el
experimentador debe extraer conclusiones
prácticas
de
los
resultados
y
recomendaciones. En esta fase a menudo son
útiles los métodos gráficos, en especial
cuando se presentan los resultados a otras
personas.

50. 7. Documentación y difusión
de Conclusiones y
Recomendaciones
Lista Verificación Para la Documentación y Difusión de
Conclusiones y Recomendaciones
Si No
1.¿Se documento la realización del experimento?
2.¿La documentación se realizo teniendo en cuenta las
normas técnicas vigentes para al presentación de
informes?
3.¿Se creo un plan para difundir resultados y
conclusiones de tal forma que haya retroalimentación
del conocimiento?

51. 7. Documentación y difusión
de Conclusiones y
Recomendaciones
H
Documentación
Difusión
Fin

52. CONCLUSIONES





Seguir la secuencia adecuada para diseñar el
experimento.
Realizar siempre la aleatorización para reducir el
error experimental.
Definir bien el tamaño muestral con base a la
potencia.
Llevar todo documentado con los dos formatos.
Destinar el 20% de recursos y tiempo del total de
la investigación en la prueba piloto.

53. BIBLIOGRAFIA

KUELH, Robert. Diseño de experimentos 2ª
ed. Principios Estadísticos Para el Análisis y
Diseño
de
Investigaciones.
Thompson
Editores. México DF. 2001. 666 p.

MONTGOMERY, Douglas. Diseño y análisis
de
experimentos.
Grupo
editorial
Iberoamerica. 2002. 915 p.

54. MUCHAS GRACIAS

55. EJEMPLO 1
Un ingeniero de alimentos esta interesado en
saber el nivel de ácidos grasos en 6 marcas de
margarinas, se analizaron aleatoriamente las
muestras de cada una de ellas.

56. EJEMPLO 1
Tabla 1
Tabla 2

57. EJEMPLO 1
Análisis de varianza un
factor
Análisis de varianza un factor con
bloque (laboratorio)

58. EJEMPLO 2
Un ingeniero de alimentos, esta interesado en
desarrollar una hamburguesa con bajo
contenido en grasa.

59. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
1. Planteamiento del problema
Objetivo de la investigación
General: Formulación y elaboración de una carne de
hamburguesa baja en grasa, utilizando sustitutos de
ésta.
Específicos: Mediante análisis sensorial determinar cual
sustituto de grasa, mantiene los atributos (sabor,
terneza y jugosidad) respecto a la hamburguesa
patrón.
Mediante evaluación instrumental determinar cual de
los atributos sensoriales se correlacionan con los
instrumentales.

60. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Preguntas de la investigación.
 Determinar
el nivel de grasa a reemplazar.
Para establecer el nivel de grasa a sustituir en la
hamburguesa del estudio, se realizaron mediciones de
grasa en siete hamburguesas del mercado.
 Selección
del condimento a usar.
La hamburguesa patrón se probó con tres mezclas
diferentes de condimentos.

61. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
 Selección
del sustituto de grasa.
Se buscaron en el mercado nacional local, muestras de
diferentes sustitutos de grasa, con el fin de escoger los
dos reemplazantes que mejores propiedades (gusto y
textura) aportaran a la hamburguesa, para esto se
probaron siete sustitutos diferentes Ver Tabla 1.

62. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Tabla 1. Reemplazantes de grasa.
Referencia
Sustituto de Grasa (SG)
X1
Almidón pregelatinizado (Papa)
X2
Almidón pregelatinizado (Maíz)
X3
Fibra Soluble (Guisantes dorados)
X4
Carrageninas (Mezcla kappa-Iota)
X5
Aislado de Soya
X6
Fibra de Colágeno (Corteza de cuero de cerdo)
X7
Mezcla (Proteínas de suero de leche, gomas y carrageninas)

63. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Justificación de la investigación
Instituciones médicas internacionales han recomendado
desde hace varias décadas un consumo controlado de
grasas en la dieta, tanto en cantidad de calorías como
en el tipo de ácidos grasos consumidos.
Estas restricciones son importantes para prevenir la
obesidad, la cual se considera predispone a varias
enfermedades crónicas del sistema circulatorio, también
se ha encontrado que excesivos consumos de éstas
incrementan el riesgo hacia algunos tipos de cáncer de
colon, seno y próstata.

64. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Lista de verificación del planteamiento del problema, la cual
se debe utilizar
para comprobar que las etapas se
desarrollaron en forma correcta.
Lista Verificación Planteamiento del Problema
Si No
1.¿Se realizaron las preguntas que se desean
responder con la investigación?
2.¿Se definió el objetivo del experimento?
3.¿La justificación del experimento es válida?
4.¿Se dejo escrito el planteamiento del problema?

65. Inicio
Planteamiento de objetivos,
preguntas y justificación de la
investigación
Identificación del
fenómenos aleatorio

66. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Identificación del Fenómeno Aleatorio
Multiplicidad
 Variabilidad
 Ley del azar

A través de la siguiente lista de verificación se puede
determinar si el fenómeno es aleatorio.

67. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Lista Verificación Identificación de Fenómeno Aleatorio
Si No
1.¿Es posible repetir cada experimento un número
indefinido de veces sin cambiar esencialmente
las condiciones experimentales (multiplicidad)?
2.¿Los resultados del fenómeno a estudiar pueden
presentar variabilidad?
3.¿La frecuencia de ocurrencia de los resultados
se puede describir mediante alguna distribución de
probabilidad?

68. Inicio
Planteamiento de objetivos,
preguntas y justificación de la
investigación
Identificación del
fenómenos aleatorio
El fenómeno es
aleatorio
Si
Identificación de
variables
No
Fenómeno
deterministico

69. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Identificación de Variables Aleatorias
Actividad 1: Identificar las variables presentes en el
estudio.




Carne
Sustitutos de grasa
Condimentos
Cantidad de grasa
Actividad 2: Seleccionar las variables de interés
dentro del estudio
En nuestro caso deseamos determinar si la variable
sustituto de grasa, tienen un efecto significativo sobre el
sabor final del producto.

70. FORMULACIÓN Y ELABORACIÓN
DE UNA HAMBURGUESA BAJA EN
GRASA
Identificación de Variables Aleatorias
Actividad 3: Clasificar las Variables presentes en el
estudio



Variable respuesta
Variables controlables
Variables incontrolables
Actividad 4: Definir los niveles de los factores
Factor: tipo de condimento (3 niveles)
Variable respuesta: nivel de agrado
Variable incontrolable: Ninguna

71. TIPO DE CONDIMENTO
Nota: Primero se definirá un diseño experimental
para el tipo de condimento.
Tabla 2. Condimentos empleados para seleccionar el usado
en el patrón.
Condimento 1 Condimento 2
Condimento 3
Sal
Humo en polvo Condimento comercial
de hamburguesa al
Pimiento
Ajo
carbón
Perejil
Romero

72. TIPO DE CONDIMENTO
Lista Verificación Identificación de Variables Aleatorias
Si No
1.¿Se consideraron todas las variables que pueden influir sobre el
resultado del experimento?
2.¿Se seleccionaron las variables más relevantes según la información
primaria, secundaria y el criterio del investigador?
3.¿Se identifico la variable respuesta?
4.¿La variable respuesta se clasifico como cuantitativa?
5.¿La variable respuesta se clasifico como discreta o continua?
6.¿Se identificaron las variables independientes?
7.¿Las variables independientes se clasificaron como controlables e
incontrolables?
8.¿Las variables independientes se clasificaron en cuantitativas o
cualitativas?
9.¿Las variables independientes se clasificaron en discretas o continuas?
10.¿Se establecieron los niveles de los factores controlables que
intervienen en el estudio?

73. Inicio
Planteamiento de objetivos,
preguntas y justificación de la
investigación
Identificación del
fenómenos aleatorio
El fenómeno es
aleatorio
Si
Identificación de
variables
A
No
Fenómeno
deterministico

74. TIPO DE CONDIMENTO
2 Determinación del Modelo Estadístico
Tipo de condimento 3 niveles
Forma de preparar
el producto.
Materias primas.
Unidad Muestral
Nivel de agrado
Etc…
Yij = µ + τ i + ε ij
i = 1,2,3
j = 1,...,42

75. TIPO DE CONDIMENTO
2 Determinación del Modelo Estadístico
Lista Verificación Modelo Unífactorial de Efectos fijos
Si No
1.¿Se desea estudiar el efecto de un solo factor
controlable sobre la variable respuesta?
2.¿Los niveles del factor controlable se puede elegir
de forma fija por el investigador?
3.¿Hay ausencia de manipulación de variables
incontrolables?

76. TIPO DE CONDIMENTO

77. TIPO DE CONDIMENTO
D
Determinación de valores de interés en el
estudio de acuerdo al modelo estadístico
y a las necesidades experimentales
Determinación del parámetro φ con base
en el modelo estadístico a emplear
Determinación del tamaño muestral
usando φ, α, γ1, γ2 y las curvas
características de operación
E

78. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
Se realizo una prueba sensorial con
consumidores.
¿Este tamaño muestral si será el adecuado?
Puntaje
1
2
3
Calificación
Primer lugar de preferencia
Segunda lugar de preferencia
Tercer lugar de preferencia
42

79. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
¿De cuantas maneras posibles se puede servir
las muestras a un consumidor?
R/= 3 muestras, 3!=3x2x1=6
Lo adecuado seria utilizar un número de
consumidores que sea múltiplo de 6.
Modelo
Modelo Unífactorial de
efectos fijos
Expresión para calcular
2
nD
ϕ =
2
2 aσ
2
ϕ

80. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
¿Quién es?
2
nD
ϕ =
2
2 aσ
2

81. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
D
Gran Media - 1
Gran Media - 2
Gran Media - 3
2
(Gran Media – 1)2
(Gran Media – 2)2
(Gran Media – 3)2
D2
∑

82. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
2
s

83. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
2
nD
ϕ =
2
2 aσ
2
n(0.8235)
ϕ =
2(3)(0.391986)
2

84. TIPO DE CONDIMENTO
3. Determinación del Tamaño Muestral
El nivel de confianza con que se trabajara es del 95%.
La potencia para detectar diferencia significativa reales
será mas del 90%.
γ 1 = (a − 1) γ 1 = (3 − 1) = 2
γ 2 = a(n − 1) γ 2 = 3(42 − 1) = 123

85. TIPO DE CONDIMENTO

86. TIPO DE CONDIMENTO
Lista Verificación Determinación del Tamaño Muestral
Si No
1. ¿Se fijó la probabilidad de error tipo I teniendo en cuenta
los requerimientos del estudio?
2.¿Se fijó la probabilidad de error tipo II según las
necesidades del estudio?
3.¿Se fijó o estimo la desviación estándar teniendo en
cuenta la información primaria o secundaria acerca del
proceso?
4.¿Se fijó o estimo la diferencia máxima entre las medias de
los tratamientos?
5.¿Se calculó el parámetro φ usando la expresión
correspondiente al modelo estadístico seleccionado?
6.¿Se utilizaron las curvas características para encontrar la
potencia deseada?

87. E
Documentación del procedimiento de toma y registra
Determinación de la presentación tabular de los datos según el
modelo estadístico elegido
Identificación de las unidades experimentales
Aleatorización del orden en el cual se van llevar a cabo las
observaciones en la realización del experimento
Calibración de los equipos, realización del mantenimiento correspondiente y
adecuación del lugar donde se va a llevar a cabo la toma de datos
Realización de las actividades en la etapa 1
Ajuste de los datos a medidas a unidades requeridas por el experimentador
Presentación de los datos en una tabla y realización de cálculos básicos
F

88. TIPO DE CONDIMENTO
4. Toma y Registro de Datos
Se debe desarrollar en ocho etapas
Etapa 1. Preparación previa de actividades según el
experimento.
Antes de realizar la toma de datos, el
experimentador debe documentar el procedimiento
que se va a llevar a cabo en este, de manera que se
tenga una estandarización de las actividades que lo
comprenden y el orden de las mismas, así las
personas que van a realizar los ensayos podrán
contar con una guía para hacerlo en forma
homogénea
según
las
características
del
experimento.

89. TIPO DE CONDIMENTO
CORPORACION UNIVERSITARIA
LASALLISTA
F1 : PREPARACION DE ACTIVIDADES
Experimento:
Modelo :
Fecha de inicio:
Elaborado por:
Fecha de finalización:
Lugar:
Versión número:
Hoja___de___
Actividad
número
Descripción
Responsable
Equipos
a utilizar
Material
a utilizar
Consideraciones

90. TIPO DE CONDIMENTO
Etapa 2. Determinación de la presentación tabular de
los datos.

91. TIPO DE CONDIMENTO
Etapa 3. Identificación de las unidades experimentales.
“La unidad experimental esta constituida por un
elemento o conjunto de elementos sobre los cuales se
aplica un tratamiento y se evalúa la variable
respuesta”.
Etapa 4. Asignación aleatoria de las unidades
experimentales para la realización de los ensayos.

92. TIPO DE CONDIMENTO

“La aleatorización se refiere al hecho de que tanto la
escogencia del material como el orden en que se
realizan las pruebas individuales o ensayos se
determina aleatoriamente”.

La aleatorización es una de las consideraciones más
importantes del diseño experimental, con ella se busca
reducir el error experimental debido a fuentes no
controlables o desconocidas.

93. TIPO DE CONDIMENTO
Etapa 5. Adecuación del lugar donde se realiza la
toma de datos.
En la preparación previa de actividades el
experimentador determina las condiciones del lugar
donde se van a desarrollar los ensayos, luego el
mismo debe garantizar que estas condiciones se
cumplan y que se mantengan durante toda la
experimentación, igualmente deberá conocer y
cumplir con las normas técnicas y de calidad
existentes acerca de las condiciones requeridas.
Etapa 6. Calibración y mantenimiento de equipos.

94. TIPO DE CONDIMENTO
Etapa 7. Realización de actividades establecidas.
Luego de tener la preparación de actividades
debidamente
documentada,
las
unidades
experimentales identificadas de acuerdo a sus
características, asignado el orden aleatorio, preparado
el lugar donde se van a realizar los ensayos de
acuerdo a los requerimientos de estos y calibrados los
equipos que se van a utilizar, el experimentador
puede comenzar a realizar los ensayos haciendo uso
del formato 1 y formato 2 los cuales son una guía
fundamental para el experimentador.

95. TIPO DE CONDIMENTO
CORPORACION UNIVERSITARIA
LASALLISTA
F2 : REGISTRO DE DATOS
Experimento:
Modelo:
Fecha de inicio:
Elaborado por:
Fecha de finalización:
Lugar:
Número de ensayos realizados ___de___
Observación
1
2
3
4
Características
experimentales
Orden
aleatorio
Dato obtenido
Hoja___de___
Observaciones sobre
la realización del
experimento

96. TIPO DE CONDIMENTO
Etapa 8. Ajustar los datos a medida o unidades
requeridas por el experimentador.
Etapa 9. Transmitir los datos a tabla de presentación de
datos y realizar cálculos básicos.

97. TIPO DE CONDIMENTO
Lista de Verificación Para la Toma y Registro de Datos
1.¿Se identificaron claramente las actividades que deben ser ejecutadas
para la toma de datos?
2.¿Se documentaron tales actividades?
3.¿Se estableció la presentación tabular de los datos según el modelo
estadístico?
4.¿Se identificaron las características de las unidades experimentales?
5.¿Las unidades experimentales cumplieron las condiciones de
homogeneidad?
6.¿Se asignó aleatoriamente el orden en que deben ser realizadas las
pruebas?
7.¿Se determinaron las condiciones que debe cumplir el lugar en donde se
llevará a cabo la toma de datos?
8.¿Se aplicó el procedimiento estableció (según cada prueba) para la
calibración y el mantenimiento de los equipos?
9. Si el experimentador requirió codificar o transformar los datos a otras
unidades, ¿se hizo dicha transformación?
10.¿Se transcribieron los datos a la tabla de presentación tabular?
11.¿Se realizaron los cálculos básicos?
Si No

98. TIPO DE CONDIMENTO
5. Validación del Modelo Estadístico.



Los errores experimentales y por lo tanto las
observaciones deben comportarse de
acuerdo a una distribución normal.
Las varianzas de los tratamientos se suponen
homogéneas.
Los errores son independientes.

99. TIPO DE CONDIMENTO
5. Validación del Modelo Estadístico.

100. TIPO DE CONDIMENTO

101. TIPO DE CONDIMENTO
5. Validación del Modelo Estadístico.
Lista Verificación Validación de los Supuestos del Modelo
1.¿Se comprobó que los errores provienen de una
distribución normal?
2.¿Si se encontró residuos inusitados, se buscaron las
posibles causas?
3.Antes de realizar el experimento, ¿se buscaron posibles
elementos externos que pueden afectar la independencia
de los errores?
4.¿Se probo el supuesto de independencia de los errores?
5.¿Se probo el supuesto de igualdad en varianzas?
6.Si se realizo alguna transformación sobre las
observaciones, ¿se hizo de nuevo la prueba de igualdad
de varianza sobre los datos transformados?
Si No

102. TIPO DE CONDIMENTO
6. Análisis de resultados.

103. TIPO DE CONDIMENTO
6. Análisis de resultados

104. TIPO DE CONDIMENTO
6. Análisis de resultados

105. TIPO DE CONDIMENTO
6. Análisis de resultados.
Lista Verificación Para el Análisis de Resultados
1.¿Se plantearon las pruebas de hipótesis de acuerdo al Si No
modelo, teniendo en cuenta el modelo estadístico
utilizado?
2.¿Se calculo el estadístico de prueba teniendo en cuenta
el modelo estadístico elegido?
3.¿Se definió una región de rechazo para el estadístico de
prueba, teniendo en cuenta el modelo estadístico
empleado?
4.¿Se tomo una decisión de acuerdo a la región de rechazo
previamente definida?
5.¿Se analizó la información secundaria?
6.¿Se comparo el resultado del análisis de la información
primaria con el resultado de la información secundaria?

106. TIPO DE CONDIMENTO
6. Análisis de resultados.
G
Análisis de la
información primaria
Análisis de la
información Secundaria
Comparación de la
información primaria con
al secundaria
H

107. TIPO DE CONDIMENTO
7. Documentación y difusión de
Conclusiones y Recomendaciones.
H
Documentación
Difusión
Fin

108. TIPO DE CONDIMENTO
7. Documentación y difusión de
Conclusiones y Recomendaciones
Lista Verificación Para la Documentación y Difusión de
Conclusiones y Recomendaciones
Si No
1.¿Se documento la realización del experimento?
2.¿La documentación se realizo teniendo en cuenta las
normas técnicas vigentes para al presentación de
informes?
3.¿Se creo un plan para difundir resultados y
conclusiones de tal forma que haya retroalimentación
del conocimiento?

109. RECOMENDACIONES
FINALES
Uso del conocimiento no estadístico del
problema.
 Mantener el diseño y el análisis tan
simple como sea posible.
 Reconocer
la diferencia entre la
significancía práctica y la estadística.
 Usualmente
los experimentos son
iterativos.


110. MUCHAS
GRACIAS