Estudio comparativo de diseños experimentales de superficie de respuesta para la optimización de factores limitantes en procesos industriales-Edición Única

Abstract

El Diseño de Experimentos (DOE) aplicado al estudio de procesos industriales ha sido una herramienta cada vez más utilizada en la práctica común, debido a las ventajas operativas que representa analizar el comportamiento de una máquina, equipo, o un conjunto de éstos, bajo condiciones normales de operación, considerando sólo aquellos factores o elementos físicos controlables que realmente están afectando el desempeño del proceso, lo que permite estimar de manera veraz y confiable las posibles mejoras que podrían aplicarse con objeto de incrementar la calidad del producto final. Para realizar dicho análisis operativo, existen distintas metodologías de aplicación que involucran elementos de distinta naturaleza y que van desde la simple intuición y experiencia que sobre el proceso se tenga, hasta la utilización de sofisticados sistemas de análisis de datos para la construcción de las conclusiones finales. En este sentido, es importante contar con una metodología lo suficientemente capaz de guiar al experimentador por el camino correcto en la conducción de diseños experimentales, pero sin llegar a ser demasiado rígida que sea aplicable sólo en casos especiales. En este trabajo de investigación se plantean y desarrollan dos aspectos relevantes para el estudio y análisis de un proceso de tipo industrial: una metodología de aplicación integral, que considera aspectos fundamentales a considerar para una correcta conducción de experimentos; y por otro, el análisis cuantitativo del desempeño que presentan algunos arreglos experimentales específicos para la optimización y mejoramiento de procesos: los diseños de superficie de respuesta. Este último elemento se incluye dentro de la metodología de aplicación, para guiar al interesado en la selección racional del mejor diseño que ajusta una superficie y con la cual se establecen los niveles óptimos de operación del proceso que se analiza. El trabajo esta dividido en 5 capítulos. El primero consta de una revisión que si bien no pretende ser exhaustiva, al menos pretende involucrar al lector en la terminología y jerga estadística sobre el análisis y diseño de experimentos en ingeniería. El segundo establece los principales objetivos que se intentará cubrir a lo largo del presente trabajo y desarrolla punto por punto la metodología de aplicación propuesta, mencionando los supuestos que deben considerarse así como algunos ejemplos sobre las herramientas de análisis aplicables en cada uno de ellos. El capítulo tercero hace referencia al estudio comparativo de diseños de Superficie de Respuesta; es aquí donde se desarrolla el análisis cuantitativo que permite establecer el desempeño que cada arreglo experimental considerado presenta al aplicarse a un proceso industrial, y es con base en él, que debe llevarse a cabo la selección del mejor diseño a ser aplicado al proceso que se desea optimizar. El cuarto capítulo presenta un caso de aplicación para la técnica de análisis de diseños descrita en el estudio comparativo (cap.3); plantea algunas observaciones generadas para los dos casos considerados: 3 y 4 factores de estudio y marca la pauta para la construcción de las conclusiones generales, las cuales son presentadas en el quinto capítulo del trabajo. Al final se incluyen los anexos y demás información que dan soporte al trabajo, como son: las matrices de cada diseño analizado, la discusión del caso con 4 factores de estudio y los códigos de los programas utilizados.