Año: 2013

Definiciones básicas del diseño de experimentos

Entendemos por experimento el cambio en las condiciones de operación de un sistema o proceso, realizado con el objetivo de medir el efecto del cambio en una o varias variables del producto. Ello nos permite ampliar el conocimiento sobre el sistema o el proceso.

Asimismo, entendemos por “diseño de un experimento” la planificación de un conjunto de pruebas experimentales, de modo que los datos generados puedan analizarse estadísticamente para obtener conclusiones válidas y objetivas acerca del problema establecido.

En un experimento, es muy importante su reproducibilidad, es decir, poder repetirlo. Ello nos proporciona una estimación del error experimental y permite obtener una estimación más precisa del efecto medio de cualquier factor.

 

Veamos algunas definiciones importantes en el diseño de experimentos:

  • Unidad experimental: es la muestra de unidades que es necesario producir en una condición para obtener una medición o un dato representativo. Unidad a la cual se le aplica un solo tratamiento (puede ser una combinación de muchos factores) en una reproducción del experimento.
  • Variables de respuesta: son las características del producto cuyo valor interesa mejorar mediante el diseño de experimentos.
  • Factor: una variable independiente. En la mayoría de las investigaciones se trata con más de una variable independiente y con los cambios que ocurren en la variable independiente, cuando varía una o más de las variables independientes.
  • Factores controlables: son variables del proceso que se pueden fijar en un punto o en un nivel de operación.
  • Factores no controlables: son variables que no pueden controlarse durante la operación normal del proceso.
  • Factores estudiados: son las variables que se investigan en el experimento para observar cómo afectan a la variable de respuesta.
  • Confusión: Dos o más efectos se confunden en un experimento si es posible separarlos en el análisis estadístico posterior.
  • Error aleatorio: Es la variabilidad observada que no puede explicarse por los factores estudiados y se debe al pequeño efecto de los factores no estudiados y al error experimental.
  • Error experimental: componente del error aleatorio que refleja los errores del experimentador en la planificación y la ejecución del experimento.
  • Aleatorización: consiste en realizar experimentos en orden aleatorio; este principio aumenta la probabilidad de que el supuesto de independencia de los errores se cumpla. Asignación al azar del tratamiento a las unidades experimentales. Una suposición frecuente en los modelos estadísticos de diseño de experimentos en los que las observaciones o los errores en ellas están distribuidos de forma independiente. La aleatorización hace válida esta suposición.
  • Repetición: Es correr más de una vez un tratamiento o combinación de factores
  • Bloqueo: Es nulificar o considerar adecuadamente todos los factores que pueden afectar la respuesta observada. Distribución de las unidades experimentales en bloques, de manera que las unidades dentro de un bloqueo sean relativamente homogéneas; de esta manera, la mayor parte de la variación predecible entre las unidades queda confundida con el efecto de los bloques.
  • Tratamiento o combinación de tratamientos: conjunto particular de condiciones experimentales que deben imponerse a una unidad experimental dentro de los confines del diseño seleccionado.

El error aleatorio describe la situación de no llegar a resultados idénticos con dos unidades experimentales tratadas idénticamente y refleja:

  • Errores de experimentación
  • Errores de observación
  • Errores de medición
  • Variación del material experimental (esto es, entre unidades experimentales)
  • Efectos combinados de factores extraños que podrían influir en las características en estudio, pero respecto de los cuales no se ha llamado la atención en la investigación.

El error aleatorio puede reducirse:

  • Usando material experimental más homogéneo o mediante una estratificación cuidadosa del material disponible.
  • Utilizando información proporcionada por variables aleatorias relacionadas
  • Teniendo más cuidado al dirigir y desarrollar el experimento
  • Usando un diseño experimental muy eficiente.

Referencias:

  • Box, G.E.; Hunter, J.S.; Hunter, W.G. (2008). Estadística para investigadores. Diseño, innovación y descubrimiento. Segunda Edición, Ed. Reverté, Barcelona.
  • Gutiérrez, H.; de la Vara, R. (2003). Análisis y diseño de experimentos. McGraw-Hill, México.
  • Vicente, M.L.; Girón, P.; Nieto, C.; Pérez, T. (2005). Diseño de experimentos. Soluciones con SAS y SPSS. Pearson Educación, Madrid.

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¿Qué es el diseño de experimentos?

En el campo de la ingeniería civil, el concepto de «diseño de experimentos» resulta extraño. Lo asociamos al campo del control de calidad y de los laboratorios, pero no tenemos en cuenta que muchas herramientas avanzadas de productividad, mejora de procesos, toma de decisiones y productividad empresarial se basan en el control estadístico de la calidad. Veamos en esta entrada una breve aproximación al concepto.

El diseño de experimentos (DOE) es una técnica estadística que permite identificar y cuantificar las causas de un efecto en un estudio experimental, de modo que, con el mínimo número de pruebas, se extraiga información útil para obtener conclusiones que permitan optimizar la configuración de un proceso o producto.

Aunque el diseño de experimentos comenzó a aplicarse en el campo de la agricultura, hoy en día tiene muchas aplicaciones en otros ámbitos, como la ingeniería civil. Por ejemplo, en el control de calidad, en el diseño de productos y de procesos industriales y en todo tipo de ciencias experimentales. Se puede decir que el diseño de experimentos desempeña un papel crucial tanto en la industria como en la investigación experimental en la actualidad.

En un diseño experimental se manipulan deliberadamente una o más variables, vinculadas a las causas, para medir el efecto que tienen en otra variable de interés. El diseño experimental prescribe una serie de pautas relativas a qué variables hay que manipular, de qué manera, cuántas veces hay que repetir el experimento y en qué orden, para poder establecer, con un grado de confianza predefinido, la necesidad de una presunta relación de causa-efecto.

Los pasos básicos a seguir en el diseño de experimentos son los siguientes:

  1. Fijar un cronograma que defina la lista de pruebas a realizar. También debemos definir nuestros objetivos, los cuales deben ser claros y acordes con una realidad alcanzable.
  2. Escoger los factores a analizar, es decir, aquellos parámetros que van a afectar tanto directa como indirectamente a nuestra actividad (el proceso o producto que queremos optimizar), siendo estos los que nos van a marcar los límites alcanzables.
  3. Diseñar el plan de pruebas: este variará en función del número de factores que hayamos considerado. En este punto hay que ser ambicioso y no descartar ningún experimento posible, por raro que parezca, pues puede que algunos de ellos estén comunicados entre sí y que su interacción deba considerarse a la hora de tomar decisiones.

Una vez realizadas las pruebas, los resultados obtenidos permiten extraer conclusiones sobre qué factores influyen más en los resultados y cómo debe configurarse nuestra actividad para alcanzar los objetivos propuestos. Además, si utilizamos herramientas informáticas, podremos obtener una función de regresión que relacione los resultados de la actividad con los factores considerados. Gracias a ella, podremos hacer interpolaciones y calcular virtualmente qué resultado tendrá nuestra actividad para cualquier combinación de factores posible.

Algunos de los tipos de diseños de experimentos son los siguientes:

  • Diseño unifactorial
  • Diseño por bloques aleatorizados
  • Diseño por cuadrados latinos
  • Diseños factoriales
  • Diseños anidados
  • Diseños cruzados anidados
  • Diseños factoriales 2^k

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Herramientas en la búsqueda de empleo: currículum y entrevista de trabajo

Hoy en día, elaborar un buen currículum es básico para afrontar la búsqueda de empleo. Sin embargo, los hay para otros fines como los artísticos, deportivos, etc.

Para ello, os paso un Polimedia de Margarita Cabrera en el que podemos ver algunos consejos de interés.

Asimismo, resulta complicado afrontar una entrevista de trabajo. Para ver qué es y cómo afrontarlo, os dejo otro Polimedia que espero os sea útil.

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¿Qué es la negociación?

La negociación es el proceso mediante el cual las partes interesadas resuelven conflictos, acuerdan líneas de conducta, buscan ventajas individuales y/o colectivas y procuran obtener resultados que sirvan a sus intereses mutuos. Se contempla generalmente como una forma de resolución alternativa de conflictos o situaciones que impliquen acción multilateral.

Esta es una habilidad tanto a nivel profesional como a nivel personal. Un buen enlace para ampliar la información es este: http://6thfloor.pp.fi/fgv/gettingtoyes.pdf, sugerencia de Teófilo Serrano.

Para descubrir las claves de este proceso, os propongo un par de «píldoras teóricas» de Edgar Rodríguez.  Se trata de un par de vídeos producidos por el Servicio de Innovación Educativa junto con el Gabinete de Tele-Educación de la Universidad Politécnica de Madrid. En el primero se define la negociación y, en el segundo, se describen las fases. Espero que os gusten.

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¿Qué es una trituradora de impactos?

La trituradora de impacto es una máquina que aprovecha la energía de un impacto o golpe para romper el material. En general, estas máquinas proporcionan curvas mejor graduadas que las de las machacadoras de mandíbulas, así como un buen factor de forma. No son adecuadas para material abrasivo, salvo que este sea muy blando, ni para materiales duros, salvo que tengan una textura estratificada.

Existen dos tipos fundamentales de machacadoras de impacto: las de barras de choque y las de martillo. En las primeras, el elemento percutor son barras alargadas, fijas y paralelas al rotor, de sección rectangular. En las segundas, el elemento de percusión es una colección de martillos dispuestos a lo largo de varios ejes en la periferia del rotor.

Aunque son varios los modelos existentes, básicamente estas trituradoras constan de una carcasa más o menos cúbica y una cámara de trituración, que se ve cruzada por un eje que se apoya en rodamientos en dos caras laterales opuestas. Alrededor del eje se encuentra el rotor, donde se alojan los elementos de percusión, que golpean y lanzan el material dentro de la cámara de impacto contra las placas de choque, situadas en la cara superior y frontal.

La boca de entrada se sitúa en la parte superior, en un lateral, a unos 45° respecto de la vertical, y la boca de salida se encuentra en la parte inferior. Las placas de choque, de acero al manganeso, se desgastan de forma desigual, por lo que se diseñan simétricas para invertirlas y aprovecharlas mejor. Suelen ser dentadas para facilitar la fractura del material.

Suelen abrirse las máquinas a un plano horizontal, a la altura de los soportes de los rodamientos del eje. En los laterales de la carcasa se sitúan puertas de registro para la inspección y el mantenimiento.

Trituradora de impacto de eje vertical. https://www.sotecma.es/equipos-trituracion-molienda/trituradora-impactos/

La trituradora de martillo permite un mayor número de impactos por unidad de tiempo sobre la piedra que en el triturador de barras, ya que al haber varios martillos en línea, cada uno de ellos puede golpear independientemente la misma piedra en la misma revolución. Estos martillos giran libremente sobre su eje incrustado en el rotor. El esfuerzo de percusión se limita por la velocidad del rotor y la masa del martillo. Se caracterizan por una capacidad de reducción muy alta, entre 20 y 30.

Os paso a continuación varios vídeos explicativos de estas máquinas. Espero que os gusten.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2005). Temas de procedimientos de construcción. Extracción y tratamiento de áridos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2005.165.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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La secuenciación de las tareas de un proyecto

Un cronograma no puede planificarse si antes no se han secuenciado las tareas de un proyecto. Se trata de establecer el orden en que cada tarea debe ejecutarse y qué dependencia existe entre esta y el resto.

Para aclarar este tema, os dejo un Polimedia del profesor Alberto Palomares en el que se explica la secuenciación. Espero que os guste.

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Líneas de investigación en gestión de playas turísticas

La Caleta, Cádiz
La Caleta, Cádiz

El pasado 15 de marzo de 2013 se defendió en la Universidad de Cádiz la tesis doctoral de Camilo-Mateo Botero Saltarén, titulada Evaluación de los esquemas de certificación de playas en América Latina y propuesta de un mecanismo para su homologación, en la que participé en el tribunal. Desde aquí quiero dar la enhorabuena al nuevo doctor y a sus directores de tesis, Ana María Macías Bedoya y Eduardo Peris Mora. También tuve la oportunidad de compartir ideas y experiencias con el resto del tribunal: Carlos M. P. Pereira, Eduard Ariza, Giorgio Anfuso y Pedro J. Arenas.

Me gustaría aquí transcribir, en palabras del propio Camilo, los últimos renglones de la tesis: “En el transcurso del esfuerzo científico realizado, se pudo corroborar que la gestión integrada de playas en América Latina es un tema de estudio cercano a su madurez teórica y metodológica. En este contexto, los Esquemas de Certificación de Playas se configuran como la herramienta más holística para su aplicación, siendo el mecanismo de homologación propuesto por el derrotero para su implementación efectiva en el subcontinente. La utilización de un enfoque científico en evolución, como son las ciencias de la complejidad, así como el despertar latinoamericano del conocimiento ancestral sobre su riqueza socio natural, permiten augurar un próspero camino en la investigación costera”.

Ana Mª Macías, Carlos Pereira y Eduard Ariza
Ana Mª Macías, Carlos Pereira y Eduard Ariza

Sin embargo, para no olvidarme de algunas de las reflexiones que me produjeron la lectura de la tesis y su defensa, voy a recoger aquí algunas líneas que considero de interés para avanzar en la investigación científica sobre la gestión de las playas. Serían las siguientes:

  • Incorporación de los modelos de excelencia de calidad (Calidad Total, TQM) en la gestión de las playas. Interesante incorporar la versión latinoamericana del modelo EFQM (European Foundation for Quality Management), en la que la sostenibilidad tiene una importancia decisiva.
  • Integrar conceptos de análisis del ciclo de vida de productos en la gestión del turismo basado en el “sol y playa” y cómo estos afectan a la gestión. De interés estudiar estrategias de rejuvenecimiento e innovación.
  • Analizar los conceptos modernos de “Gestión de riesgos” (Risk Management) aplicados a la gestión de playas.
  • Estudiar los conceptos de “Gestión de activos” (Asset Management) y el análisis de las políticas de inversión y mantenimiento de infraestructuras costeras, especialmente en las playas.
  • Aplicar el modelo SERVQUAL a la calidad del servicio en la gestión de las playas.
  • Sugerente es la aplicación del “Cuadro de Mando Integral” de Kaplan y Norton (Balanced Scorecard – BSC).
  • Analizar la implicación del “hinterland” de la costa: especialmente la influencia de los modelos urbanísticos y de ordenación del territorio en el turismo litoral (urbanismo horizontal vs. urbanismo vertical).
  • Incorporación de la teoría de la toma de decisiones multicriterio.
  • Aplicación de los modelos de gestión de la innovación a las playas (UNE 166000).
  • Estudiar, desde el punto de vista legislativo, la figura jurídica del consorcio como solución para la gestión integrada del litoral.

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Mezcladora planetaria a contracorriente

Si se quiere obtener un hormigón de gran calidad, por ejemplo, en una planta de prefabricados, lo más adecuado es contar con una mezcladora planetaria de eje vertical a contracorriente. Se trata de unas mezcladoras forzadas de eje vertical en las que la cuba no es fija, sino que presenta un movimiento de rotación contrario al del sistema planetario. Las paletas giran alrededor de su propio eje y del eje de la máquina. El bastidor es una estructura robusta de acero soldado. Las placas del fondo, las palas de mezclado y el rascador son piezas intercambiables debido al desgaste. Las paletas rascan la parte inferior de la cuba e impiden la formación de costras que ocurren en otros tipos de máquinas. La cubierta de la mezcladora cuenta con dos compuertas de servicio y una puerta de servicio lateral para facilitar la limpieza y el mantenimiento. Estas mezcladoras suministran hormigón muy homogéneo, pero, al contar con más mecanismos y un mayor peso que otras, su precio también es más alto.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Transporte de grandes vigas de hormigón

ByoVTWjIQAAed7GCuando se trata de construir un puente con vigas prefabricadas, uno de los problemas a resolver es el transporte por carretera de dichos elementos. Debido a las características técnicas de la carga, que exceden en dimensiones, masa y carga por eje las máximas autorizadas, se requiere una Autorización Complementaria de Circulación que expedirá el Organismo competente en materia de tráfico. Las unidades de transporte son camiones semirremolques, habitualmente denominados «dollys».

A continuación, os paso varios vídeos explicativos y un vídeo tutorial de Javier Luque en el que se aplica el concepto de Centro Instantáneo de Rotación para el cálculo de velocidades lineales en función de los condicionantes iniciales de la velocidad angular. Un buen problema de física que se aplica al transporte de vigas de gran tamaño. Espero que os sean útiles los vídeos.

¿Pasará o no pasará la viga?

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Técnicas constructivas: Estructuras de paso en obras lineales

Hemos considerado interesante presentar un curso titulado “Técnicas Constructivas de la Ingeniería Civil para Profesionales de la Edificación: Estructuras de paso en obras lineales”, ya que creemos que la transferencia de conocimientos y experiencia del campo de la ingeniería civil a otros profesionales centrados en la edificación puede mejorar sus competencias en la construcción de obras en general.

Os paso el contenido del curso, por si os pudiera servir de interés:

Pincha aquí para descargar