Diseños Experimentales

I. Objetivo.

Al finalizar los estudiantes estarán en capacidad de seleccionar el diseño más adecuado, según el objetivo de la investigación.

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 disponibles

Bicking(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.

Tratamientos

Son 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 un experimento en la cual se desea medir el consumo de alimento y la ganancia de peso en cerdos alimentados con diferentes dietas, si cada cerdo está en un corral individual y los tratamientos se aplican de forma individual a cada cerdo, la unidad experimental es el cerdo. Pero si se tienen cuatro cerdos en un mismo corral la unidad experimental es el corral y no cada uno de los cerdos. 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 cerdos, alojados de forma individual en cada tratamiento. En el segundo caso como la unidad experimental es el corral, se necesitarán cinco corrales con cuatro cerdos cada uno, cada corral con cuatro cerdos es una repetición, es decir se necesitarían 20 cerdos por tratamiento.

Los tratamientos de control son un punto de referencia

El 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.

Repeticiones

Número de veces que se repite el experimento básico.

Defensas internas y externas

A 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 experimentales

2) La variabilidad en la medición de la respuesta

3) La imposibilidad de reproducir las condiciones del tratamiento con exactitud de una unidad a otra

4) La interacción de los tratamientos con las unidades experimentales

5) 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 tratamientos

La 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 éxito

Es forzoso que el investigador se asegure de que los tratamientos elegidos concuerden con la hipótesis de investigación..

V. Diseños experimentales.

El diseño Experimental

El 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.

5.1. Diseño completamente al azar (DCA).

Este tipo de diseño es el más sencillo y se origina por la asignación aleatoria de tratamientos a un conjunto de unidades experimentales previamente determinadas.

El criterio para que un DCA sea aplicado en un experimento es que las unidades experimentales sean lo más homogénea posible, es decir, se parte del supuesto que no hay variación en las unidades experimentales.

Ejemplo 1

Si se desea aplicar este diseño en un experimento agrícola y se quiere “Evaluar el efecto de varios tipos de fertilizantes nitrogenados en la producción de maíz” Las unidades experimentales, deben ser iguales: es decir que el terreno sea plano (no efecto de pendiente), similar nivel de fertilidad, que ninguna área del terreno esté anegada o con mal drenaje, que ninguna unidad experimental tenga efecto de sombra, las pracelas sean del mismo tamaño, etc. Es decir que todas tengan las mismas condiciones.

Ejemplo 2.

Si se desea probar el efecto de diferentes dietas en el consumo de alimento y ganancia de peso en cerdos. Las unidades experimentales deben ser “iguales” es decir, deberán ser cerdos, de la misma raza, de la misma edad y del mismo sexo.

En este mismo diseño dependiendo de los tratamientos a probar que se derivan del objetivo, se pueden hacer arreglos a los tratamientos y es lo que se conoce como arreglos factoriales.

El diseño de tratamientos con múltiples factores

Fisher entendía que en los sistemas naturales no se sabe si la influencia de un tratamiento es independiente de otra o si su influencia se

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