Estadistica en sistemas electricos

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VOLUMEN 1,ENERO, 2015


UNIVERSIDAD NORORIENTAL PRIVADA "GRAN MARISCAL DE AYACUCHO


Contenido Enero de 2015

CONSEJO EDITORIAL Ing. Ronald Carvajal

Ing. Lorenzo Lista

Ing. Simón Mercado Estimación de Intervalo

Estimación Puntual Pag. 06-07

Pag. 06-07

Estimación Bayesiana

Prueba de Hipótesis

Pag. 08

Pag. 09

Hipótesis Nulas y prueba de Significación Pag. 10

Hipótesis Referentes a una Media Pag. 11

Relación Entre Pruebas intervalos de confianza Pag. 11-12

e


PROLOGO El propósito principal de esta revista es proporcional una herramienta sencilla pero eficiente para las aplicaciones estadísticas inherente a inferencias referentes a medidas y varianzas en el mantenimiento y operación de sistemas eléctricos, todo ello tomando en cuenta la vulnerabilidad de estos sistemas a los fenómenos naturales y la directa proporcionalidad en el comportamiento con respecto a la calidad de los materiales con los cuales se fabrican sus componentes, además de los altos costos de operación y mantenimiento que representan a las empresas eléctricas nacionales, por ser estos componentes en su mayoría de fabricación extranjera. Utilizando de manera adecuada la información suministrada por las metodologías se puede lograr el estudio, desarrollo e implementación de la información de manera automatizada y poder cumplir con los parámetros de control de una manera eficiente. Las mitologías estadísticas a estudiar en la presente se encuentran: -Estimación puntual -Estimación de Intervalos -Estimación Bayesiana -Pruebas de Hipótesis -Hipótesis nula y pruebas de significación -Hipótesis referentes a una media -Relación entre pruebas e intervalos de confianza. La ingeniería esta muy sustentada en la estadística, la razón principal es, porque la mayoría de las ingenierías trabajan con procesos naturales y otros, con procesos humanos que no pueden regularse ni con el mas estricto método


Con la ayuda de la estadística aplicada podemos predecir con gran certeza acontecimientos futuros y esto en la industria eléctrica es muy importante ya que nos ayuda a mejorar el servicio a los suscriptores, además de dirigir los recursos a las áreas mas vulnerables, traduciéndose esto en calidad en el servicio suministrado. es de hacer notar que en materia de economía en el sector nos permite planificar y programar la inversión de una forma organizada de tal forma de mantener una gerencia sana y eficiente. en el ámbito de mantenimiento nos permite la organización del mismo de tal manera de no incurrir en la disminución de la confiabilidad y productividad del sistema por intervenciones a equipos innecesarias y esto no es mas que la aplicación de los mas eficientes indicadores de productividad, confiabilidad y mantenibilidad. Nos congratulamos con esta iniciativa de alto valor académico y esperamos contribuir al fortalecimiento institucional en la medida en que la revista y sus colaboradores realicen investigaciones básicas o aplicadas de alto valor por el nivel de sus contenidos.


Ronald Carvajal - Ingeniero de Mantenimiento Cuando

hablamos

de

estadística

De

esta

manera

se

calculara

una

inferencial, nos referimos a una parte de

aproximación o la desviación estándar

la estadística que comprende los métodos

mediante un sólo valor, obtenido de las

y procedimientos que por medio de la

formulas Xn i=1 Xr i n

inducción

momentos) y Yn i=1 fθ(xi) (método de la

donde

se

determina

las

(método de los

propiedades de una población estadística,

máxima verosimilitud), donde:

a partir de una pequeña parte de la misma.

Dicho calculo se basa en una Estimación

La estadística inferencial y que comprende

Puntual, a partir de la estimación del valor

aspectos importantes como son: la toma de

muestras o muestreo, la estimación de

desconocido de dicha población.

parámetros

Para dichos cálculos se considera la

el

o

contraste

variables de

estadísticas,

hipótesis,

el

diseño

representa

el

parámetro

o

valor

estimación Bayesiana como método de

experimental, la inferencia bayesiana.

razonamiento aproximado, basado en la

Estos métodos

evidencias u observaciones las cuales se

permiten deducir (inferir)

para llegar a conclusiones de como se

emplean

distribuye la población en estudio o las

probabilidad de que una hipótesis pueda

relaciones

ser cierta, tomando en cuenta tomando en

variables

estocásticas de

interés

a

entre partir

varias de

la

para

actualizar

o

inferir

la

cuenta la importancia del mantenimiento de

información que proporciona una muestra

sistemas

en referencia al sistema eléctrico. Para ello

naturales y a la calidad de los materiales,

se realiza una Estimación, con el propósito

ya que si no se aplica oportunamente

de

media

podría generar altos costos de operación.

poblacional o la probabilidad, tomando una

Como por ejemplo se B un suceso

muestra que en tal caso seria para la

cualquiera

población en estudio un tramo de 157

probabilidades

torres.

(mantenimiento del sistema eléctrico).

conocer

sus

parámetros,

eléctricos

del

que

debido

se

a

factores

conocen

las

condicionales


Ronald Carvajal - Ingeniero de Mantenimiento Entonces, la probabilidad

viene dada

por la expresión:

Este método engloba los Intervalos de Confianza, cuya expresión es del tipo [θ1, θ2] ó θ1 ≤ θ ≤ θ2, donde θ es el

P (Ai/B) = P(B/Ai) X PAi

PB

parámetro a estimar. Este intervalo contiene al parámetro estimado con un

Los Intervalos, son aquellos números

determinado nivel de confianza. Pero a

entre los cuales se estima que estará

veces puede cambiar este intervalo

cierto

una

cuando la muestra no garantiza un

determinada probabilidad de acierto de la

axioma o un equivalente circunstancial.

población de estudio ya mencionada,

Entonces esta herramienta estadística

formalmente estos números determinan

nos provee de probabilidades al ocurrir

un intervalo que se calcula a partir de

varias

datos de la muestra observa con el fin de

simultanea.

conocer

valor

el

desconocido

valor

de

con

parámetro

desconocido y que queremos estimar.

INTERVALO DE CONFIANZA

situaciones

de

manera


Ronald Carvajal- Ingeniero de Mantenimiento La inferencia bayesiana es un tipo de

Dada una nueva evidencia, el teorema de

inferencia estadística en la que las

Bayes

evidencias u observaciones se emplean

P(H_0|E)=frac{P(E|H_0)\;P(H_0)}{P(E)}

para actualizar o inferir la probabilidad de

Durante miles de millones de años,

que una hipótesis pueda ser cierta. El

el sol ha salido después de haberse

nombre «bayesiana» proviene del uso

puesto.

frecuente que se hace del teorema de

noche. Hay una probabilidad muy alta

Bayes durante el proceso de inferencia.

de (o 'Yo creo firmemente' o 'es

El teorema de Bayes se ha derivado del

verdad') que el sol va a volver a salir

trabajo

reverendo

mañana. Existe una probabilidad muy

Thomas Bayes. La incertidumbre y la

baja de (o 'yo no creo de ningún modo'

imprecisión

el

o 'es falso‘). La inferencia bayesiana

proceso de razonamiento. La lógica

usa un estimador numérico del grado

establece unas reglas de inferencia a

de creencia en una hipótesis aún antes

partir de las cuales se construye el

de observar la evidencia y calcula un

sistema de razonamiento deductivo, en el

estimador numérico del

que una proposición determinada es

creencia en la hipótesis después de

considerada

como

falsa,

haber observado la evidencia. La

A pesar de

todo, algunos estadísticos

inferencia bayesiana generalmente se

realizado

son

por

el

connaturales

cierta

o

en

basa

pueden tener un valor objetivo y por lo

probabilidades

subjetivas,

en

tanto

proceso

inducción

y

inferencia bayesiana puede

grados

de

de

grado de

bayesianos creen que las probabilidades

la

en

El sol se ha puesto esta

creencia,

o el no

proveer un método objetivo de inducción.

necesariamente declara proveer un

(Ver método científico.)

método objetivo de inducción. Referencias: Edgar Martin La Rosa, aplicada, 2009

Estadística inferencial


Lorenzo Lista- Ingeniero de Mantenimiento Al realizar pruebas de hipótesis, se parte de

estadística

un valor supuesto (hipotético) en parámetro

negado. Una versión transformada de esa

poblacional. Después de recolectar una

estadística maestral. Por ejemplo, para

muestra aleatoria, se compara la estadística

probar el valor hipotético de una media

maestral, así como

poblacional, se toma la media de una

(x), con el parámetro

muestral

el

estimador

no

hipotético, se compara con una supuesta

muestra

aleatoria

de

esa

media. Después se acepta o se rechaza el

normal,

entonces

es

común

valor hipotético, según proceda. Se rechaza

transforme la media en un valor z el cual, a

el valor hipotético sólo si el resultado

su vez, sirve como estadística de prueba.

maestral resulta muy poco probable cuando

Etapa 4.- Establecer el valor o valores

la hipótesis es cierta.

críticos

Etapa 1.- Planear las hipótesis nula y

Habiendo especificado la hipótesis nula, el

alternativa. La hipótesis nula (H0) es el valor

nivel de significancia y la estadística de

hipotético del parámetro que se compra con

prueba que se van a utilizar, se produce a

el resultado maestral resulta muy poco

establecer el o los valores críticos de

probable cuando la hipótesis es cierta.

estadística de prueba. Puede haber uno o

Etapa

2.-

Especificar

el

nivel

de

de

la

estadística

distribución

de

que

se

prueba.

más de esos valores, dependiendo de si se

significancia que se va a utilizar del 5%,

realizar una prueba de uno o dos extremos.

entonces se rechaza la hipótesis nula

Etapa 5.- Determinar el valor real de la

solamente si el resultado muestral es tan

estadística de prueba. Por ejemplo, al

diferente del valor hipotético que una

probar un valor hipotético de la media

diferencia de esa magnitud o mayor, pudiera

poblacional, se toma una muestra aleatoria

ocurrir aleatoriamente con una probabilidad

y se determina el valor de la media

de 1.05 o menos.

maestral. Si el valor crítico que se establece

Etapa 3.- Elegir la estadística de prueba. La

es un valor de z, entonces se transforma la

estadística de prueba puede ser la

media maestral en un valor de z.


Lorenzo Lista- Ingeniero de Mantenimiento Etapa 6.- Tomar la decisión. Se compara

Como resumen general se puede expresar

el valor observado de la estadística

los siguientes pasos para cubrir todo el

muestral con el valor (o valores) críticos

tema

de la estadística de prueba. Después se

1. Expresar Hipótesis nula.

acepta o se rechaza la hipótesis nula. Si

2. Expresar Hipótesis alternativa.

se rechaza ésta, se acepta la alternativa; a

3. Especificar nivel de significancia.

su vez, esta decisión tendrá efecto sobre

4. Determinar el tamaño de la muestra.

otras decisiones de los administradores

5. Establecer los valores críticos que

operativos, como por ejemplo, mantener o

determinen la regiones de rechazo y no

no un estándar de desempeño o cuál de

rechazo.

dos estrategias de mercadotecnia utilizar.

6. Determinar la prueba estadística.

La distribución apropiada de la prueba

7. Coleccionar los datos y calcular el

estadística se divide en dos regiones: una

valor de la muestra de la prueba

región de rechazo y una de no rechazo.

estadística apropiada.

Si la prueba estadística cae en esta última

8. Determinar si la prueba estadística

región no se puede rechazar la hipótesis

se encuentra en la zona de rechazo o

nula y se llega a la conclusión de que el

en la de no rechazo.

proceso funciona correctamente.

9. Determinar decisión estadística.

Al tomar la decisión con respecto a la hipótesis nula, se debe determinar el valor

10. Expresar la decisión estadística en términos del problema.

crítico en la distribución estadística que divide la región del rechazo (en la cual la hipótesis nula no se puede rechazar) de la región de rechazo. A hora bien el valor

Referencias: - Lorena Venegas Jaimes, es.slideshare.net/trabajofinal-es, 2013 - Miguel Ángel Gómez Villegas, Inferencia

crítico depende del tamaño de la región de rechazo.

estadística, 2005


Simón Mercado- Ingeniero de Mantenimiento La forrma mas adecuada y sencilla de demostrar hipotesis referentes a media es hacerlo graficamente y efectuando el metodo simplificado de pruebas, asi podremos visualizar efectiva y exactamente las comparaciones que se efectuan entre los valores suministrados de la tabla (Ztabla) con los valores calculados a partir del nivel de significancia y la muestra de la poblacion, es asi como se presentan el conjunto de tres graficas que para tres casos definen

sencillamente si la media de la muestra tomada se encuentra en la zona de aceptacion o intervalo de confianza y por el contrario si esta en la zona de rechazo:

1. Caso 1: Prueba Bilateral a dos colas, con dos zonas de rechazo a ambos extremos de la campana de (α/2) de area (Color Rojo) y una zona de aceptacion (Color Blanco) . Cuya area es 1- α.

INTERVALO DE CONFIANZA

Caso 2: Prueba unilateral con cola hacia la

derecha de

(α). de area

derecha, lo cual indica una zona de

(color Rojo) y una zona de aceptacion

rechazo a

cuya area de 1- α. (color Blanco).

INTERVALO

DE

CONFIANZA


Simón Mercado- Ingeniero de Mantenimiento Caso 3 : Prueba unilateral con cola hacia la

Izquierda, lo cual indica una zona de rechazo a (color Rojo).

Izquierda de

aceptación cuya área de 1- α. (color

Blanco).

(α). de área Una zona de

INTERVALO

DE

CONFIANZA

De a cuerdo a estos tres comportamientos

Se encuentra,

podemos efectúalas las comprobaciones

confianza de nuestra población. Este

de hipótesis de una media, se pueden

puede ser el caso en la industria eléctrica

definir los resultados de las pruebas de

de un conjunto de torres de una línea de

hipótesis con los intervalos de confianza

transmisión o de un conjunto de equipos

con gran certeza se puede decir si nuestra

de

media (Ho).

subestación eléctrica, entre otros.

potencia

definida por intervalo de

pertenecientes

a

una

Referencias:

- Edgar Martin La Rosa, Estadística inferencial aplicada, 2009 - F.J Barón/F. Téllez Montiel. Apuntes de bioestadística, 2006 -http://www.virtual.unal.edu.co/2011


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