diseño de experimentos pia

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


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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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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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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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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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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