jueves, 23 de junio de 2011

Exactitud y precisión química

UNIVERSIDAD DE PANAMÁ
FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA DE TECNOLOGÍA MÉDICA

CURSO:
QUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICA 1

TEMA:
EXACTITUD Y PRECISIÓN EN QUÍMICA – EJEMPLOS IMPORTANTES

AUTOR:
AMILCAR RICARDO CHAVARRÍA IZOS

FACILITADOR:
LEONARDO L. LAMOTH B.


C.I.P.
9-741-353
GRUPO 1,1








Índice
1-      Resumen.
2-      Definición de exactitud y precisión.
1,1- Ejemplos
3-      Estudio de la precisión y exactitud.
            3.1- Formas en que se pueden evaluar la precisión de un laboratorio.
4-      Importancia de la exactitud y precisión en los diferentes tipos de ciencias:
5-      ¿De quién depende la exactitud y precisión en la química? 

6-      Términos relevantes
7-      Importancia de ambos términos en química.
8-      Factores que afectan la exactitud y precisión de una medida.
4,1 Ambientales.
4,2 Humanos.
4,3 Sistemáticos.
9-      ¿Cómo realizar un proceso químico que sea preciso y exacto a la vez?
10-  ¿Qué implementos en el laboratorio nos pueden brindar mayor precisión y exactitud, y cuáles no?
11-  Importancia en la tecnología médica.
12-  ¿Cómo se controlan la exactitud y precisión en un laboratorio?











1-      Resumen

Es muy importante aprender a diferenciar la exactitud y precisión en las ciencias, la exactitud tiene que ver con cuan cerca se está del valor real, mientras que la precisión es cuan cerca están entre si un conjunto de medidas.
Al realizar una experiencia de laboratorio es se debe tenerlos en cuenta y recordar que estos no solo dependen del analista sino también del instrumento a usar para realizar medidas, teniendo en cuenta esto lograremos utilizar el implemento adecuado para realizar la medición correctamente.
 Su estudio se  logra mediante el análisis de su repetitividad y reproducibilidad en donde se analizan tanto el instrumento como el evaluador; de manera teórica esto se analiza mediante la implementación de cálculos de errores en la medida  (error absoluto, relativo y aleatorio).
Hoy en día existen métodos para establecer la exactitud y precisión que todo laboratorio certificado debe realizar, entre un ejemplo de estos tenemos la carta control  que es una herramienta de calidad, ya que permiten monitorear todos los procesos, representan la exactitud y precisión de todos los miembros de un laboratorio monitoreando sus resultados a base de un resultado patrón que servirá como testigo.















Definición de exactitud y precisión.
Exactitud y precisión son términos que muchas veces son confundidos como similares; incluso en algunos diccionarios son tomados como sinónimos. En la química estos términos toman significados distintos, alejándolos de ser sinónimos.
Podríamos definirlos de la siguiente manera:
Exactitud: Se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo (desviación, inclinación)  de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación.
Precisión: Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.
Aunque son bastantes parecidas sus definiciones difieren en el hecho de que una tiene que ver con la cercanía al valor real y la otra se refiere a dar el mismo resultado en distintas mediciones; todo esto nos lleva a deducir que se puede ser exacto mas no preciso y viceversa. Esto puede ser mejor comprendido con los siguientes ejemplos:

Ejemplo 1
Varias flechas son disparadas hacia un objetivo. La exactitud describe la proximidad de las flechas al centro del objetivo. Las flechas que impactaron más cerca del centro se consideran más exactas. Cuanto más cerca están las medidas a un valor aceptado, más exacto es un sistema.
La precisión, en este ejemplo, es el tamaño del grupo de flechas. Cuanto más cercanas entre sí estén las flechas que impactaron el objetivo, más preciso será el sistema. Hay que notar que el hecho de que las flechas estén muy cercanas entre sí, es independiente al hecho que estén cerca del centro del objetivo.
 Se podría resumir que exactitud es el grado de veracidad, mientras que precisión es el grado de reproductibilidad.
                                  


Imagen 1
Archivo:High accuracy Low precision.svg                                                           Archivo:High precision Low accuracy.svg
   Alta exactitud, pero baja precisión                         Alta precisión, pero baja exactitud

Ejemplo 2
Un reloj analógico, de manecillas, desplaza su minutero "sólo de minuto en minuto", si bien lo hace en absoluta sincronía con el horario oficial o "real" (que es el objetivo de todo reloj). Un segundo reloj utiliza minutero y segundero. Si observamos que su horario, no coincide plenamente con el horario oficial o real (que sigue siendo el objetivo de todo reloj), concluiremos que el primer reloj es altamente exacto, aunque no sea preciso, mientras que el segundo, es altamente preciso, aunque no se muestra exacto.
Imagen 2
http://static.manutangroup.com/MAS/picts/zo/p/zo_p_1922-18__v1.jpgHora oficial: 10:09 pm
http://es.dreamstime.com/reloj-cl-aacutesico-thumb7542775.jpg

              




Exacto y poco preciso                                                                 Preciso y poco exacto
Fuente: Amilcar Chavarría  






Estudio de la precisión y exactitud:

Para determinar la precisión y exactitud se debe hacer énfasis en 2 principales criterios, que son utilizados en los laboratorios analíticos más sofisticados.
Repetitividad: Es la variación de las mediciones obtenidas con un instrumento de medición cuando es utilizado varias veces por un evaluador cuando mide la misma característica en la misma parte. (¿Existe variación en el instrumento?)

Reproducibilidad: Es la variación en el promedio de las mediciones hechas por diferentes evaluadores utilizando el mismo instrumento de medición al medir la misma característica en la misma parte (¿Existe variación en el evaluador?)
¿Cómo se manejan estos procesos en un laboratorio analítico?
    Cuando se establece la característica de un producto  o servicios como,  crítica para la calidad (en base a un estudio realizado), se puede estudiar a través de un conjunto de datos, los cuales se definen como datos por atributos o datos que se representan con una variable. 

3.1- Formas en que se pueden evaluar la precisión y exactitud de un laboratorio:
   Precisión:
      Datos por atributos: es un dato cualitativo (paso / no pasa) que puede anotarse para un registro o análisis.

      Sistema de medición por atributos: es un sistema que compara cada parte con un estándar y acepta la parte si se satisface este estándar.

      Auditoria: es una evaluación del 100% del producto usando técnicas de inspección (utilizando un sistema de medición por atributos).

      Eficacia de la auditoria: la habilidad de un sistema de medición por atributos para distinguir correctamente un producto bueno de uno malo.


     
Exactitud:
Para estudiar la exactitud de un reactivo, producto comercial e inclusive de un laboratorio es necesario el estudio de los diversos errores que se presentan.
Error Absoluto: Error que se determina al dividir el error absoluto entre el valor verdadero. Se puede expresar en porcentaje, partes por mil o partes por millón.
 Error Relativo: Errores que afectan la precisión de una medición. Ocasiona que los datos se distribuyan más o menos con simetrías alrededor de un valor promedio. (Se refleja por su grado de precisión).
 Error Aleatorio: Errores que tienen un valor definido, una causa conocida y una magnitud semejante a la que tienen las mediciones repetidas efectuadas en la misma forma. Estos errores dan lugar a una tendencia en la técnica de medición, tiene un signo y afecta por igual a todos los datos de un conjunto.

4- Importancia de la exactitud y precisión en los diferentes tipos de ciencias:
  • Sociales: En este tipo de ciencias se da  poca importancia a su estudio,  ya que se dedican a la observación del comportamiento de los seres humanos dando poco interés a estos.
  • Formales: Aquí no destacan tanto debido a que están basadas en un modelo preexistente teniendo un resultado siempre exacto.
Ejemplo
En las matemáticas, sabemos que 2x2=4 y por más veces que repitamos esto para aumentar la precisión, el resultado será el mismo ya que estamos siguiendo un patrón de multiplicación ya establecido que no va a variar llevándonos a decir que las ciencias formales con exactas.
  • Naturales: En estas da más énfasis en la diferencia de cada término ya que se dedican a la experimentación y análisis con modelos aun no existentes provocando un alto grado de inseguridad en los análisis que conlleva a que se realicen repetidas veces y aumentar su precisión, para así poder decir que estos son altamente exactos
5- ¿De quién depende la exactitud y precisión en la química? 
En la química la precisión  de una medida va a depender de la persona que realice la experiencia ya que el instrumento utilizado ya estará calibrado para el tipo de medición, solo queda por parte de la persona medir correctamente atendiendo a los meniscos, calibrar bien la balanza, etc. Si se desea obtener una buena precisión en la medida es recomendable realizar distintas mediciones.
La exactitud depende del instrumento y se sabe que la exactitud del mismo dependerá de la persona que lo fabrique, así que para tener buena exactitud es conveniente utilizar el instrumento correcto ya que pueden haber distintos instrumentos de laboratorio con una misma función de medida pero con diferente exactitud.
 Ejemplo:

Pipeta graduada y aforada:
La diferencia de estas radica justamente en su exactitud; la graduada puede ser utilizada para medir diversos tipos de volúmenes haciéndolos tener una medición poco exacta, mientras que la volumétrica esta calibrada únicamente para medir un solo volumen haciendo que este sea altamente exacto y nos permita ser muy útil para el trabajo analítico.


Imagen 3
http://descartes.upc.es/adminmat/grediq/castellano/imatges/25062009121116.jpg  Pipeta aforada                                                Pipeta graduada           http://www.ictsl.net/mobile/vgapda/images/004vipgt1001a_parpic.jpg







6-  Al referirse a estos términos es muy importante mencionar algunos otros que van muy de la mano con estos, como lo son:
·         Cifras significativas: entre más cifras significativas, más exacta será nuestra respuesta.
      6x1023                                              6,022 x 1023
  Menor exactitud                                       Mayor exactitud.                       

·         Valor promedio: entre más veces realicemos una experiencia más precisos serán nuestros resultados y por ende más exacta la respuesta.
·         Incertidumbre: Ambigüedad en el último número que se aproxima en una medida. Esto determina la exactitud.

3,1416 à Número que determina la inexactitud del resultado


7-  Importancia de ambos términos en la química
Ahora que se tiene clara la importancia de ambos conceptos se puede proceder al análisis de la importancia de ambos.

ü  El uso de un instrumento exacto aumentan el porcentaje de rendimiento en una reacción.
ü   Entre más experiencias se realicen más precisas serán nuestras respuestas.
ü  Se puede determinar la diferencia entre un instrumento exacto y uno preciso al momento de elegir el indicado para realizar una experiencia, como titulación o preparación de algún reactivo de concentración específica.


8- Existen algunos factores que pueden afectar la exactitud y precisión en una medida; se pueden clasificar de 3 tipos:
Ambientales: 
·         Temperatura
·         Humedad
·         Presión
Humanos:
·         Forma inadecuada de leer volúmenes
·         Imperfección de alguno de sus 5  sentidos.
·         Experiencia y cuidado del analista en las manipulaciones físicas que efectúe.
Sistemáticos y/o metódicos:
·         Aparato mal calibrado
·         Utilización incorrecta de formulas teóricas.
·         Equipo defectuoso



9-  ¿Cómo realizar un proceso químico que sea preciso y exacto a la vez?

·         Asegurarse de que los análisis teóricos sean efectuados atendiendo a las reglas de redondeo, cifras significativas, etc.
·         Contar con equipo altamente calibrado y de confiabilidad.
·         Utilizar el implemento adecuado para realizar mediciones de volúmenes o masas (ya que no se usara un vaso químico para realizar una medición de volumen)
·         Tener conocimiento en la lectura de mediciones atendiendo a meniscos etc.
·         Ser cauteloso al momento de mezclar los reactivos y utilizar la cantidad exacta de cada uno.





10- ¿Qué implementos en el laboratorio nos pueden brindar mayor precisión y exactitud, y cuáles no?
Instrumento
Clasificación (preciso/exacto)
Imagen
Vaso químico
Es muy inexacta  ya que solo es usado para mezclar y calentar soluciones. Será preciso siempre y cuando tengamos conocimiento previo del volumen que iremos a verter

Pipeta graduada
Estas son altamente exactas

Pipeta aforada
Es uno de los implementos de laboratorios más exactos al medir volúmenes que hay y también podemos tener la precisión de que siempre verteremos la cantidad específica de volumen deseado

Probeta
Permite medir con alta exactitud, aunque no superior a la pipeta, volúmenes de líquidos

Balón de fondo plano
Este nos brinda exactitud y precisión al momento de contener una sustancia pero no es de confiabilidad al momento de pasar la solución a otro recipiente

Bureta
Es un instrumento muy útil siempre y cuando sea usado de forma correcta, ya que burbujas en la llave pueden causar errores en la lectura.


11- Importancia de la exactitud y precisión en la tecnología médica
En la tecnología médica su principal importancia radica en que es una ocupación que  requiere análisis muy exactos y precisos para un diagnóstico correcto.
 Entre algunos ejemplos tenemos:
·         Ser muy preciso al realizar exámenes clínicos y para ello es conveniente aplicar más de una vez el mismo examen  y así dar mayor veracidad al mismo.
·         Realizar procesos metódicos de forma minuciosa y exacta.
·         Determinar si los laboratoristas en todos los turnos y en  todas las máquinas, usan los mismos criterios para determinar  enfermedades.


12-  ¿Cómo se controlan la exactitud y precisión en un laboratorio?
Esto se hace mediante cartas control que  son una de las principales herramientas de calidad, porque permiten monitorear los procesos de forma tal que posibilitan su estandarización, la evaluación de la mejora o del empeoramiento del mismo, la estabilidad y también la predicción del futuro inmediato según las tendencias actuales de las variables objeto de estudio; representan la exactitud y precisión de todos los miembros de un laboratorio monitoreando sus resultados a base de un resultado patrón que servirá como testigo. Son un gráfico bidimensional, que muestra el valor alcanzado por una variable (eje Y) con respecto a diferentes momentos en el tiempo (eje X) y tiene una estructura básica, conformada por una línea central (LC), un Límite Inferior de Control (LIC) y un límite superior de control (LSC).
12,1- Objetivos de las cartas de Control
Las Cartas de Control pueden usarse con  siguientes objetivos:
·         Estandarizar un proceso.
·         Verificar si un proceso es estable o está bajo control estadístico.
·         Inferir la tendencia futura del proceso.
·         Evaluar si un proceso está mejorando o empeorando.
12,2- Están estructuradas de la siguiente manera:
Imagen 3
http://docencia.udea.edu.co/ingenieria/control_calidad/images/01cc_.gif

La carta de control representa la variabilidad y la tendencia central de la variable. En el caso más simple, la llamada carta de unidades, nos presentará los valores que se miden en un elemento en el momento 1, y sucesivamente en otro elemento en el momento 2, etc.
Estas constan de 3 zonas que son:
http://docencia.udea.edu.co/ingenieria/control_calidad/images/03cc_.gif


El operario tomará 2 muestras consecutivas 1 y 2 y tomará las siguientes decisiones según los valores obtenidos en cada muestra:
El proceso continuará normalmente sí: Las muestras 1 y 2 caen en la zona verde.
Una de las muestras cae en la zona verde y otra en la zona amarilla.
El proceso será objeto de ajuste si Ambas muestras caen en el mismo lado de la zona amarilla.


Conclusiones

Exactitud y precisión son términos grandemente distintos, aunque, ambos van ligado de la mano uno con otro ya que en una experiencia química no se puede hablar de exactitud en algún resultado si no se ha realizado varias veces para comprobar la precisión de este y que pueda ser llevado al último paso del método científico y se convierta en una hipótesis o ley.
Además de esto es importante recalcar.




Bibliografía

1998, R. Chang, Química, fuente bibliográfica, 10a edición, pp 26-27, Mc Graw Hill, México
Chang R. (1998) "Química". Ed. McGraw-Hill.

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