diseño de experimentos pia
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5/24/2018 Diseo de Experimentos PIA
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Producto Integrador de Aprendizaje
Diseo de Experimentos Grupo 1
Universidad Autnoma de Nuevo Len
Facultad de Ciencias Qumicas
Ingeniera Qumica
Diseo de Experimentos
Producto Integrador de Aprendizaje
Grupo 1
Maestra: Dra. Margarita Loredo Cancino
Integrantes:
Jos Francisco Lpez Molar 1554188Francisco Adrin Gutirrez Crdova 1568311Jos Ricardo Zacaras Rodea 1563594Walter Taylor Villegas 1568767
Enrique Martnez Rodrguez 1556109
Junio 2 de 2014Ciudad Universitaria, N.L., Mxico
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Producto Integrador de Aprendizaje
Diseo de Experimentos Grupo 1
Objetivo
El objetivo de este experimento es observar el aumento en la temperatura del agua,
usando un horno de microondas ordinario, de potencia constante, usando una sustancia
comn, con un volumen y a cierto tiempo para obtener conclusiones a partir de un registrode diferencias de temperatura.
Variables
Variables controlables (2)
1. Volumen:se tomaron 2 volmenes, 400mL como nivel bajo y 600mL como nivel alto y
fueron medidos con una taza medidora de cocina.
2. Tiempo:se tomaron 2 tiempos, 20s como nivel bajo y 40s como nivel alto y fueron
medios con un cronometro de celular.
Variables independientes
1. Temperatura ambiente:no se puede controlar ya que no se realiz en un cuarto
especial para mantener una temperatura constante, el rango de variacin oscilo entre
los 24C a 25C, la cual fue medida con un termmetro.
2. Temperatura de agua de grifo:ya que la tubera se encuentra por debajo de la casadonde se realiz este experimento, se infiere que la temperatura no vara mucho, pero
aun as se midi la temperatura y hubo variacin de 25C a 26C.
Variable dependiente
1. Temperatura final:temperatura que alcanz el agua despus del intervalo de tiempo
seleccionado, as mismo respuesta esperada durante el experimento.
Lista de Materiales y equipos utilizados
Vasos de aproximadamente 700 mL
Agua
Cuchara
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Producto Integrador de Aprendizaje
Diseo de Experimentos Grupo 1
Tazn medidor
Termmetro de cocina
Horno de Microondas 1150 W
Regulador de corriente
Procedimiento
1. Tomar el regulador de corriente y conectarlo, ajustarlo de forma adecuada para el
microondas.
2. Medir 200 ml de agua del grifo con una taza medidora. Si se pasa o falta agua,
ajustar con exactitud con una cuchara.
3. Verterlos en un vaso de vidrio ms o menos grande (Con capacidad para ms de500 ml, en este caso un vaso de 700 ml).
4. Medir la temperatura del agua con un termmetro de cocina y registrar.
5. Tomar el vaso y meterlo al microondas por 20 segundos.
6. Sacar el vaso, con mucho cuidado, y tomar la temperatura del agua.
7. Dejar reposar el microondas al menos por 2 minutos.
8. Repetir 3 veces.
9. Repetir desde el paso 1 hasta el 7 pero ahora con 40 segundos de calentado y
tambin 3 veces.10. Realizar de nuevo el experimento completo, con el mismo nmero de rplicas
respectivamente, pero ahora con 400 ml de agua.
*Nota: Este experimento tiene mejores resultados si se realiza de forma aleatoria. Tomar
en cuenta el procedimiento solo de forma instructiva para el caso de la aleatoriedad.
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Producto Integrador de Aprendizaje
Diseo de Experimentos Grupo 1
El nmero de rplicas decidido para el experimento fue porque en si no se puede
desperdiciar tanta agua, ticamente eso est mal y no es un buen apoyo al medio
ambiente, as como el gasto de luz, tambin el tiempo de la realizacin (esto para tener un
buen tiempo efectivo y que alcanzramos a hacer discusiones y corregir aspectos),
entonces as se opt por el menor nmero de rplicas que nos dieran un panorama
satisfactorio de varianza.
Observaciones cualitativas
El agua se calent, y se obtuvo temperatura que no se esperaba, dado que
previamente se haba efectuado un experimento, en vez de calentar agua, enfriarla y tom
mucho tiempo para que hubiera un cambio significativo en la temperatura.
El procedimiento fue muy bien efectuado, se mantuvo la aleatorizacin ofrecida por el
programa Design Expert, y no se observ mucha varianza en las respuestas. Durante las
rplicas empez a oler un poco a quemado, creemos que es debido al barniz que tena la
madera que cargaba al horno de microondas, al calentarse el microondas empezaba a
quemar el barniz (sin flama) y por eso se produjo ese olor.
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Datos cuantitativos
Cantidad de agua (mL)
Tiempo de Calentamiento (segundos)
20 40
400
30 39
32 39
30 40
600
32 31
33 32
30 31
Grficas
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Estadstica
Variables
Suma de
Cuadrados
Grados de
libertad
Suma media de
cuadrados F F (tabla)
Tiempo (A) 52.08 1 52.08 48.0553633 5.32
Volumen(B) 36.75 1 36.75 33.9100346 5.32
Interaccin (AB) 60.75 1 60.75 56.0553633 5.32
Error 8.67 8 1.08375
Total 158.25 11
De acuerdo con las tablas de distribucin F, F0.05(1,8) =5.32, siendo as y en
comparacin con los valores del ANOVA se demuestra que tanto el tiempo, volumen e
interaccin son significativos.
Anlisis e interpretacin de los datos
Observando los resultados obtenidos en el ANOVA, el efecto de ambos factores, la
interaccin y del modelo en si es significativo, es decir, cualquier variacin en los niveles
de estos va a afectar la respuesta, en este caso, la temperatura del agua.
Al no observarse una tendencia en la grfica de residuales contra predicho se puede
concluir que el supuesto anlisis de variancia es vlido. Adems en el anlisis estadstico
se obtuvo un ajuste de R cuadrado de 0.9247.
Posible error experimental
Las minsculas variaciones de la temperatura del medio y la temperatura de salida del
agua del grifo: Aun sin ser mucho, o muy notorio, la temperatura ambiente sufre
variaciones que pueden haber afectado en una minscula proporcin al resultado de
las pruebas.
El tiempo de espera entre cada una de las pruebas: Quizs el tiempo de espera, o el
lapso entre cada una, no fue el ms adecuado para el modelo.
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Diseo de Experimentos Grupo 1
La incertidumbre del termmetro de cocina y de la taza medidora: Toda herramienta
de medicin tiene por defecto un margen de error, que afecta en los resultados.
Conclusiones
El objetivo de este experimento se cumpli, se pudo observar el calentamiento del
agua y comprobar estadsticamente que los factores elegidos afectaron a la respuesta
que se seleccion.
Las temperaturas a las que sala el agua era diferente para cada set de niveles, el
volumen en su nivel ms bajo y el tiempo en el nivel alto presentaban la mayor
temperatura final, mientras que el volumen en nivel alto e independientemente del nivel
del tiempo, las temperaturas finales son muy parecidas.
La cantidad de agua a calentar, el tiempo a calentar y la interaccin de ambos, afectan
significativamente a la temperatura de salida del agua.
Aplicaciones y recomendaciones para uso futuro
Una recomendacin para uso futuro de este modelo, sera usar un horno de
microondas ms potente debido a el que se us ya tena varios aos de uso y su
eficiencia no es mucha comparado con los de hoy en da
Adems de usar un termmetro ms exacto, ya que el utilizado en este modelo fue
uno de cocina, el cual por defecto tiene una incertidumbre de error mayor que los usados
en laboratorios.
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