PRESENTA © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com MÉTODOS PARA DETERMINACIÓN DE VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS A TRAVÉS DE MODELOS PREDICTIVOS ING° C. JAVIER DEL ÁGUILA GALLARDO INSTRUCTOR Quality Engineering Certificate © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com PRESENTAMOS DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com ESQUEMA BÁSICO DE UN ESTUDIO DURABILIDAD DE ALIMENTOS © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com MÉTODOS PROBABILISTICOS Se utilizan principalmente cuando se hace el estudio a través de evaluación sensorial se debe establecer inicialmente el valor donde el producto se considera inaceptable. La esencia de estos métodos consiste en considerar la vida útil como una magnitud aleatoria y describir su comportamiento mediante un modelo probabilístico como el de distribución de Weibull. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com METODOLOGÍA PARA EL ESTUDIO El siguiente procedimiento puede llevarse a cabo para la realización de un estudio de durabilidad utilizando métodos estadísticos. 1.- Determinación del criterio de fallo de las unidades y de la técnica de evaluación del parámetro. 2.- Realización del diseño para el estudio. 3.- Almacenamiento de muestras y recolección de la información. Como los ensayos son destructivos, no se puede llevar el estudio de una unidad hasta el tiempo fina» sino que se conservan los datos de diferentes unidades en distintos tiempos, por esto se han llamado datos incompletos de fallo. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com METODOLOGÍA PARA EL ESTUDIO 4. Determinación de la técnica probabilística a la que mejor se ajusten los datos. 5. Cálculo de parámetros de la distribución. 6. Determinación del tiempo de vida útil del producto. 7. Prueba de bondad de ajuste de la distribución. Si se van a utilizar estudios sensoriales para la evaluación del producto, es necesario establecer las técnicas de análisis sensorial a través de las cuales se establecerá el deterioro del alimento. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com FUNCIÓN DE RIESGO Para la aplicación de los modelos estadísticos, es necesario conocer el estudio de la función de riesgo. La función de riesgo h(t), es una función continua y puede describirse mediante una función de densidad probabilística f(t) (Distribución de tiempo de fracaso) y la función de probabilidad acumulada F(t). F(t) es una función de distribución acumulativa que describe la probabilidad de fracaso entre 0 y t. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com FUNCIÓN DE RIESGO La probabilidad de que un producto fracase solo después de un tiempo t es, Y se denomina función de confiabilidad La forma de la función de fracaso se puede ilustrar sencillamente mediante una curva en forma de bañera. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DE RIESGO La función de riesgo acumulado debe de ser transformada para las distribuciones de Weibull, normal, exponencial, log-normal y del valor extremo, obteniendo relaciones lineales de primer orden entre el riesgo acumulado y los tiempos de fallo. Para su aplicación se toma el conjunto de datos de fallo, se transforman según la distribución asumida y se establece una relación lineal entre el tiempo de fallo y el riesgo acumulado, se determina la ecuación de la recta y con los parámetros de ésta se calculan la media y la desviación estándar por modelos matemáticos específicos para distribución. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA DE RIESGO Para construir una curva de riesgo, se almacenan los productos en estudio según el diseño experimental previo. Para cada valor observado se toma el tiempo, marcando aquellos valores para los cuales el producto falla. Se anota el orden del suceso en el que se suministra el tiempo, tanto para las muestras que fallan, como para las que no fallan. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL ¿Quién es Waloddi Weibull ? Waloddi Weibull nació el18 de junio de 1887. Su familia vino originalmente de SchleswigHolstein, en ese momento estrechamente conectada con Dinamarca. Había un número de científicos e historiadores famosos en la familia. Su propia carrera como ingeniero y científico es ciertamente inusual. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL La distribución de Weibull es el modelo estadístico más popular del mundo para los datos de vida. También se utiliza en muchas otras aplicaciones, tales como pronóstico del tiempo y los datos de ajuste de todo tipo. Entre todas las técnicas estadísticas se puede emplear para el análisis de ingeniería con tamaños de muestra más pequeños que cualquier otro método. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL La función de probabilidad acumulada para la distribución de Weibull se expresa Donde: ß=Parámetro de forma y α = Parámetro de escala El parámetro ß determina la forma de la distribución y el parámetro α determina la amplitud de la dispersión. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL Se puede utilizar para modelar una amplia gama de aplicaciones en ingeniería, investigación médica, control de calidad, etc. Para nuestro caso de estudio lo emplearemos para el análisis de fiabilidad para modelar datos de tiempo por falla o determinar el tiempo de durabilidad de un producto alimentario, como la probabilidad de que una parte falle después de un determinado tiempo © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com FUNCIÓN TRANSFORMADA DE WEIBULL Ec. (1) Ec. (2) Ec. (1) en (2) Estableciendo una relación lineal entre t(H) y H, se obtiene © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com FUNCIÓN TRANSFORMADA DE WEIBULL A partir de los parámetros de la distribución se calculan el valor esperado y la varianza. El valor esperado E (x), o el valor medio para la distribución de Weibull se obtiene según la expresión: Donde es la conocida función Gamma, que se expresa: Para calcular la varianza de la distribución Weibull se utiliza la siguiente expresión : © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DESARROLLO DE CASO I Se desarrolló un experimento para estimar la durabilidad de un producto alimenticio semiperecedero (durabilidad entre 60 y 90 días ) Los datos de los tiempos de fallo se muestran en la siguiente tabla y fueron seleccionados con base en una prueba sensorial. © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com DESARROLLO DE CASO Rango Tiempo días (t) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 24 24 26 26 32 32 33 33 33 35 41 42 43 47 48 48 48 50 52 54 55 57 57 57 57 61 © Derechos Reservados EQS Grupo ® informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com RESOLVEREMOS EL CASO © Derechos Reservados EQS Grupo ® 22 informes@eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com REFLEXIONE .. ¿AHORA Hasta aquí hoyQUÉ … HARÉ? www.eqsgrupo.com www.eqsgrupo.com
