DISEÑOS EXPERIMENTALES.

I. Objetivo.

Al finalizar los estudiantes estarán en capacidad de seleccionar el diseño más adecuado, según el objetivo de la investigación.El cual consiste en comprobar el peso de una cantidad de pollos alimentados con 4 tipos de raciones alimenticias diferentes en un periodo de 4 semanas

II. Introducción.

El desarrollo de nuevas tecnologías dentro del proceso productivo, sea este de tipo agropecuario o de tipo industrial, surge del proceso de investigación. De aquí la importancia de los diseños experimentales en la generación de información confiable.El diseño estadístico de experimentos se refiere al proceso para planear el experimento de tal forma que se recaben datos adecuados que puedan analizarse con métodos estadísticos que lleven a conclusiones validas y objetivas. Cuando el problema incluye datos que están sujetos a errores experimentales, la metodología estadística es el único enfoque objetivo de análisis. Por lo tanto, cualquier experimento incluye dos aspectos: El diseño del experimento y el análisis estadístico de los datos.Es común que durante el proceso de investigación se utilicen diseños experimentales no adecuados, es decir que no responden al objetivo de la investigación y por lo tanto, su análisis estadístico también será equivocado, por lo que se llegan a conclusiones erradas, cuando esto ocurre la investigación no tiene ninguna validez.En el presente documento se hace una breve reseña de lo que son los diseños experimentales de uso más común en la Universidad Católica Agropecuaria del Trópico Seco.

III. Fases generales a seguir para diseñar un experimento.

Las fases que se deben tomar en cuenta al diseñar un experimento son las siguientes:

Identificación y enunciación del problema. Elección de los factores, los niveles y los rangos. Selección de la variable de respuesta. Elección del diseño experimental. Realización del experimento. Análisis estadístico de los datos. Conclusiones y recomendaciones.

Al iniciar el estudio, el investigador desarrolla una lista de verificación de aspectos concretos; algunos de los que suelen incluirse son:

Objetivos específicos del experimento. Identificación de los factores que influyen y cuáles de ellos varían y cuales

permanecen constantes. Características a medir. procedimientos particulares para realizar las pruebas o medir las características número de repeticiones del experimento básico a realizar.

recursos y materiales disponiblesBicking (1954) presenta una lista de verificación para planear un estudio de investigación que se puede consultar como guía

IV. Conceptos básicos.

Elementos estructurales del experimento de campo

Experimento.Se define como una prueba o serie de pruebas en la cual se hacen cambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema para observar e identificar las razones de los cambios que puedan observarse en la respuesta de salida.

TratamientosSon todos los factores objeto de estudio. Ej. Variedades, Razas, Factores de manejo, Niveles de nutrientes, Raciones de concentrado, Épocas de siembre, etc.

Ejemplo:Si en el experimento en la cual se desea medir el consumo de alimento y la ganancia de peso en pollos alimentados con diferentes dietas, si cada pollo está en un corral individual y los tratamientos se aplican de forma individual a cada pollo, la unidad experimental es el pollo. Pero si se tienen cuatro pollos en un mismo corral la unidad experimental es el corral y no cada uno de los pollos. Esto porque no se tiene un control individual de la variable de respuestas que se está evaluando, por lo tanto, es al corral al cual se le están aplicando los tratamientos. En el primer caso si se quieren tener cinco repeticiones, se tendría un total de cinco pollos, alojados de forma individual en cada tratamiento. En el segundo caso como la unidad experimental es el corral, se necesitarán cinco corrales con cuatro pollos cada uno, cada corral con cuatro pollos es una repetición, es decir se necesitarían 20 pollos por tratamiento.

Los tratamientos de control son un punto de referenciaEl tratamiento de control es un punto necesario para evaluar el efecto de los tratamientos experimentales; existen diversas circunstancias en las que el tratamiento control es útil y necesario.Las condiciones del experimento pueden ser un obstáculo para la efectividad de los tratamientos experimentales que, en general han sido efectivos. Un control al que no se da tratamiento revelara las condiciones en las que se efectuó el experimento. Por ejemplo, los fertilizantes con nitrógeno suelen ser efectivos, pero no producirán respuestas en suelos con alta fertilidad. Un control de fertilizante sin nitrógeno señalara las condiciones básicas de fertilidad del experimento.

Unidad experimental. Se refiere al individuo, lugar o parcela a la cual se le aplican los tratamientos. Ej: Una planta, un conjunto de plantas, un animal, un conjunto de animales, La parcela experimental, Varias parcelas en zonas diferentes.

RepeticionesNúmero de veces que se repite el experimento básico.

Defensas internas y externasA partir de estas se origina la parcela útil, definen la parcela experimental

Variable. Es una característica medible de una unidad experimental.

Muestra. Conjunto de mediciones que constituye parte de una población.

Muestra aleatoria. Es aquella en la cual en cualquier medición individual tiene tantas posibilidades de ser incluida como cualquier otra.

Error experimental. Es un error estadístico e indica que se origina por la variación que no está bajo control.

Los distintos orígenes del error experimental son:1) La variación natural entre las unidades experimentales2) La variabilidad en la medición de la respuesta3) La imposibilidad de reproducir las condiciones del tratamiento con exactitud de una unidad a otra4) La interacción de los tratamientos con las unidades experimentales5) Cualquier otro factor externo que influya en las características medidas

Prueba de hipótesis o prueba de significancia. Es una técnica de la inferencia estadística que permite que las comparaciones se hagan de forma objetiva.

La hipótesis de investigación genera el diseño de los tratamientosLa hipótesis de investigación establece un conjunto de circunstancias y sus consecuencias. Los tratamientos son la creación de las circunstancias para el experimento. Así, es importante identificar los tratamientos con el papel que cada uno tiene en la evaluación de la hipótesis de investigación. Si no se logra delinear con claridad esta hipótesis y el objetivo del estudio, puede haber dificultades en la selección de los tratamientos y experimentos sin éxitoEs forzoso que el investigador se asegure de que los tratamientos elegidos concuerden con la hipótesis de investigación..

V. Diseños experimentales.

El diseño ExperimentalEl diseño experimental es el arreglo de las unidades experimentales utilizado para controlar el error experimental, a la vez que acomoda los tratamientos.El ogro de la máxima información, precisión y exactitud en los resultados, junto con el uso más eficiente de los recursos existentes, es un principio a seguir en la elección del diseño adecuado del experimento.

La selección de un determinado diseño en un experimento depende del objetivo de la investigación, de los factores a evaluar y de las fuentes de variación que deseamos disminuir para aumentar la precisión del experimento, es decir disminuir el error experimental.

1.0 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A continuación presentamos un ejercicio basado en una pequeña granja avícola de nuestra propiedad (JUAN RODRIGUEZ FARIAS) situada en el km 6 de la vía venado en la cual comprábamos 4 tipos de balanceados diferentes para la alimentación de 400 pollo situados en pisos (casilleros), los cuales estaban subdivididos en 100 por cada piso. El precio de los balanceados tenía una pequeña variación pero que al comprar durante algunos años esa variación generaba una suma de dinero significativa. Y decidimos realizar un diseño experimental para observar el peso de pollos con los diferentes tipos de alimento durante 4 semanas, para que no exista otros factores escogimos pollos de la misma edad, del mismo sexo y proporcionándole las mismas cantidad de raciones de alimento y agua.A partir de la día 28 procedimos a pesar 4 pollos de cada piso con una romana normal y obtuvimos los datos que se presentan en la tabla N°1

2.0 ELECCIÓN DE LOS FACTORES, LOS NIVELES Y LOS RANGOS

En el ejemplo planteado se puede observar: Hay cuatro tratamientos que son los cuatro pisos. Hay cuatro unidades experimentales, que son los pollos experimentales escogidos al azar. La unidad muestral no es la totalidad de la unidad experimental sino una parte de ella (los 4 pisos). El investigador toma la decisión de escoger cuatro pollos de cada unidadExperimental (piso); ya que considera que de esta manera se puede evitar cualquier efecto del balanceado que se aplica a un piso y que pueda influir el resultado de los pisos vecinos. El número de replicaciones (réplicas) es igual a cuatro por cada tratamiento. Existe un control local ya que el investigador habrá usado un diseño (por ejemplo: ElDiseño de Bloques Aleatorios La variable respuesta en este experimento es el peso en Kg

3.0 SELECCIÓN DE LA VARIABLE DE RESPUESTA.

La variable respuesta en este experimento es el peso en Kg

4.0 ELECCIÓN DEL DISEÑO EXPERIMENTAL.

4.1 MODELO ESTADISTICOEl siguiente modelo estadístico (Diseño de Cuadrado Latino) el cual fue obtenido en aulas de la universidad “ELOY ALFARO DE MANABI” extensión en El Carmen y fueron proporcionadas impartidas por el Ing. Joube Azua clases.

5.0 REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO.Se probaron 4 tipos de raciones alimenticias diferentes para pollos, criados en jaula tipo batería de 4 pisos (filas) y 4 tipos de balanceado (columnas), se estudia los efectos que tienen en el peso. Cada formulación se la hace con un tipo de balaceado y solo alcanza para probar 4 tipos de formulaciones en cuatro casilleros. La variable analizada fue: Peso del pollo (kg.) a las 4 semanas de edad.Por lo tanto el diseño apropiado para este problema consiste en probar cada formulación exactamente uno por cada uno de los cuatro casilleros. Los pollos fueron obtenidos al zar.Datos:A= Balanceado 1B =Balanceado 2C =Balanceado 3D =Balanceado4Renglones= 4Columnas= 4N=16P=4=0.05Pollos (peso kg)a) Establecer la hipótesisb) Presente el Modelo Estadístico c) Realice la Prueba de Hipótesis correspondiente. Use =0.05d) Realice el análisis ANOVA

Al diseño de cuadrado latino dando para las letras los diferentes tipos de balanceado y se muestra en la siguiente tabla:

PISOS POLLOS (KG)

1 2 3 41 1.40(A) 1.38(B) 1.40(C) 1.60(D)2 1.35(B) 1.28(A) 1.45(D) 1.62(C)3 1.38(C) 1.40(D) 1.42(B) 1.63(A)4 1.39(D) 1.39(C) 1.40(A) 1.60(B)

Tabla N°1

En este caso el modelo sería: Yijk = μ + τi + fj + ck + εijk Donde: Yijk es la lectura del tratamiento i-ésimo en la fila j-esima y en la k-ésima columna μ es el promedio poblacional de la variable respuesta τi es el efecto del tratamiento “i”, con i = 1,2,.....,t fj es el efecto de la fila ‘j”, con j = 1,2,.....,tck es el efecto de la columna “k”, con k = 1,2,.....,t εijk es el error asociado con la lectura del i-ésimo tratamiento en la fila j-esima y en la K-ésima columna.

6.0 ANÁLISIS ESTADÌSTCO

1) Establecer la hipótesis.H : uA= uB+uC+uD₀H1: Al menos un par de u ≠

2) Nivel de significancia=0.05

PISOS POLLOS (KG)

1 2 3 41 1.40(A) 1.38(B) 1.40(C) 1.60(D)2 1.35(B) 1.28(A) 1.45(D) 1.62(C)3 1.38(C) 1.40(D) 1.42(B) 1.63(A)4 1.39(D) 1.39(C) 1.40(A) 1.60(B)

Tabla N°1

  Pollos(KG)

Pisos 1 2 3 4 Y  1²  2² 3²  4²  Ŷ²

1 1,4 1,38 1,4 1,6 5,78 1,96 1,90 1,96 2,56 8,38

2 1,35 1,28 1,45 1,62 5,7 1,82 1,64 2,10 2,62 8,19

3 1,38 1,4 1,42 1,63 5,83 1,90 1,96 2,02 2,66 8,54

4 1,39 1,39 1,4 1,6 5,78 1,93 1,93 1,96 2,56 8,38

  5,52 5,45 5,67 6,45 23,09       ²= 33,49

Tabla N°2

TIPOS DE BALACEADO A- B-C-DA B C D LETRAS L.

1,4 1,35 1,38 1,39 A= 5,711,28 1,38 1,39 1,4 B= 5,751,4 1,42 1,4 1,45 C= 5,791,63 1,6 1,62 1,6 D= 5,845,71 5,75 5,79 5,84 € 23,09

TablaN°3

3) Identificación del valor estadístico.

SST=ij l Y2ijkl - Y

2

NSST=33,49- 23,092 = 0,17

16 SStratamiento = SStratamiento = ¼(5,712 +5,752 +5,792 +5,842)- 23,092 = 0,01

16 SSrenglones = ¼(5,782 +5,702 +5,832 +5,782)- 23,092 = 0,01

16 SScolumnas =1/4(5,522 +5,452+5,672+5,452) - 23,092 = -2,8

16

SSE= SST-Estragamientos-SSrenglones-SScolumnas

SSE= 0,17-0,01-0,01-(-2,87) = 2.95Tabla de ANOVAF de V GL Suma de cuadrados Cuadrados medios FCTratamientos t – 1 T = Y2

i./r –TC SCT= T/ (t - 1) CM ttos

CM Error

Bloques r – 1 B = Y2.j / t –TC SCF= B / (r - 1)

Error (t -1)(r-1) E =Tot - T - B SCE= E / (t -1)(r-1)

Total n – 1 Tot = y2ij –TC

F de V: Fuente de Variación TC: Término de corrección = Y2.. / nGL: Grados de libertad Y.. = Yij = Gran totalt: Número de tratamientos Yi. = Total del tratamiento “i”r: Número de bloques Y.j = Total del bloque “j”

Tabla4 ANÁLISIS DE VARIANZA DEL DISEÑO CUADRADO LATINOFuente de variación

Suma de cuadrado

Grado de libertad Cuadrado medio Fc

TRATAMIENTO 0,01 3 0,003 0,0068

RENGLONES 0,01 3 0,003COLUMNAS -2,8 3 -0,93

ERROR 2,95 6 0,49

TOTAL 0,17 15

4) Regla de decisiónSi fcal ≤ a f tab se acepta la hipótesis nula (Ho)Si 0.0068 ≤ a 4,76 se acepta la hipótesis nula (Ho)

5) Conclusión del problemaSe acepta la hipótesis nula por lo que el fcal. de (0,0068) ≤ que el Ftb (4,76) y está en la zona de aceptación y la variación no influye significativamente. Por lo tanto se comprará cualquier tipo de balanceado ya que estos no influyen en el peso de los pollos en cuatro semanas.

7.0 CONCLUCION Y RECOMENDACIONES

a) CONCLUCION

Para nuestro concepto personal. Este tipo de trabajos nos permite a los estudiantes del quinto año de Ingeniería Industrial tener en cuenta otra perspectiva de la carrera y observar un campo gerencial y experimental más extenso, aislando los paradigmas que nuestra sociedad a enfocado durante mucho tiempo respecto a la carrera, y así podemos observar que a través de un ejercicio se demuestra que la ingeniería industrial no solo a barca el mundo empresarial e industrial si no que con un poco de conocimientos lo podemos adaptar a las diferentes actividades económicas de nuestras vida.

b) RECOMENDACIONES:

Respecto al trabajo.

Se recomienda que para este tipo de ejercicio el experimentador utilice mayor cantidad de datos cuando la población es muy elevada, este método de experimento sin los suficientes datos no es del todo confiable.

Respecto al ejercicio.

Se recomienda adquirir el balanceado más económico (A-B-C-D) el cuales no influyen en el peso en las primeras cuatros semanas de alimentación de 100 pollos.

Es recomendable que el experimentador realice otro análisis experimental en las próximas 4 semanas de alimentación de los ´pollos ya que a partir de esa edad se cambia el tipo de alimentos.

8.0 ANEXOS