Trabajo de grado - Repositorio Institucional

COMPARACIÓN DEL MÉTODO TURBIDIMETRICO DE SULFATOS EN AGUAS, UTILIZADO EN EL
LABORATORIO DE AGUAS DEL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD
JAVERIANA (PUJ), CON EL DEL STANDARD METHODS (4500- SO4-2 E. METODO TURBIDIMETRICO)
PARA LA DETERMINACIÓN DE SULFATOS EN AGUAS POTABLES UTILIZANDO HERRAMIENTAS DE
CONTROL DE CALIDAD.
FRANCY PAOLA SUÁREZ SISA
LORENA LASPRILLA HINCAPIÉ
TRABAJO DE GRADO
Presentado como requisito parcial
para optar por el titulo de
MICROBIÓLOGAS INDUSTRIALES
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
CARRERA DE MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL
BOGOTÁ D.C.
NOVIEMBRE DE 2009
-1-
COMPARACIÓN DEL MÉTODO TURBIDIMETRICO DE SULFATOS EN AGUAS, UTILIZADO EN EL
LABORATORIO DE AGUAS DEL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD
JAVERIANA (PUJ), CON EL DEL STANDARD METHODS (4500- SO4-2 E. METODO TURBIDIMETRICO)
PARA LA DETERMINACIÓN DE SULFATOS EN AGUAS POTABLES UTILIZANDO HERRAMIENTAS DE
CONTROL DE CALIDAD.
FRANCY PAOLA SUAREZ SISA
LORENA LASPRILLA HINCAPIE
__________________________
Ingrid Schuler, Phd.
Decana Académica
_________________________________
Janeth AriasPalacios, Bacterióloga M.Sc-M.Ed
Directora de Carrera
COMPARACIÓN DEL MÉTODO TURBIDIMETRICO DE SULFATOS EN AGUAS, UTILIZADO EN EL
LABORATORIO DE AGUAS DEL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD
JAVERIANA (PUJ), CON EL DEL STANDARD METHODS (4500- SO4-2 E. METODO TURBIDIMETRICO)
PARA LA DETERMINACIÓN DE SULFATOS EN AGUAS POTABLES UTILIZANDO HERRAMIENTAS DE
CONTROL DE CALIDAD.
FRANCY PAOLA SUÁREZ SISA
LORENA LASPRILLA HINCAPIÉ
_____________________________
Elizabeth Gil Archila, Química, MsC
Directora
_____________________________
Henry Córdoba, M.Sc.
Jurado
-3-
NOTA DE ADVERTENCIA
Artículo 23 de la Resolución N° 13 de Julio de 1946
“La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus
trabajos de tesis. Solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y
porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en
ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.
Agradezco a Dios por haberme dado unos padres tan maravillosos e inigualables y por hacer
realidad mis ideales y mis sueños día a día
Francy Suárez.
Le doy gracias a mi mama por ser mi apoyo incondicional
Lorena Lasprilla
-5-
RESUMEN
El presente trabajo de grado pretende comparar el Método Turbidimétrico utilizado en el
Laboratorio de Aguas del Departamento de Química de la Pontificia Universidad Javeriana (PUJ),
con el del Standard Methods (4500 - SO42- E. Método Turbidimétrico) para la determinación de
sulfatos en aguas potables, a través del uso de herramientas de control de calidad enmarcadas
bajo las Buenas Prácticas de Laboratorio (BPL’s), ya que éstas dan un valor agregado al dato
analítico desde las determinaciones mismas hasta la emisión de los resultados.
Los objetivos principales de la realización de este proyecto se dividieron en dos partes: la primera,
fue la documentación de los instrumentos y equipos empleados, entre ellos el material de vidrio,
el espectrofotómetro Genesys 20 y la balanza analítica Mettler Toledo; y la segunda, la evaluación
de cada uno de los métodos utilizados para la detección del analito de interés.
Los datos se analizaron por medio de herramientas de control de calidad que permitan
“documentar y asegurar la calidad de los datos analíticos producidos por el laboratorio y
demostrar la competencia del mismo” (APHA, 2005). Estas herramientas son: calibración inicial,
verificación de la calibración inicial, nivel mínimo de detección, blanco de reactivos, blanco
enriquecido en el laboratorio, matriz enriquecida en el laboratorio y su duplicado, y demostración
inicial y “ongoing” de la capacidad.
Por consiguiente, se realizaron los procesos de verificación de la calibración de los equipos
empleados; así mismo, se elaboraron los estándares requeridos para el proceso de calibración
inicial (0 a 40 ppm SO4-2), a los cuales se les desarrolló el procedimiento, se aplicó regresión lineal
con los resultados obtenidos y se determinó la concentración de las muestras (agua de grifo);
posteriormente, se verificó la calibración inicial preparando un estándar a una concentración de
20 ppm SO42-, determinando así el porcentaje de recuperación, el cual debe estar en un rango de
80 - 120 %; a continuación, se establecieron los niveles de detección para cada uno de los
métodos, preparando estándares a concentraciones cercanas al nivel de detección reportado en la
literatura para cada método (1 ppm SO42-), y evaluando las curvas de calibración y las desviaciones
estándar de dichos datos; por otro lado, se elaboró el blanco de reactivos con agua desionizada a
la cual se le aplicó cada uno de los procedimientos, esto con el fin de restar la sensibilidad de los
métodos hacia sustancias diferentes al analito; para el blanco enriquecido en el laboratorio se
preparó un estándar a una concentración de 20 ppm SO42- a partir de un patrón distinto al utilizado
en las curvas de calibración y se evaluó el porcentaje de recuperación obtenido; en cuanto a la
matriz enriquecida en el laboratorio y su duplicado, se prepararon con muestra enriquecida con
una concentración conocida de SO42-, con los resultados, se evaluaron porcentajes de
recuperación, precisión y exactitud; por otro parte, previo el análisis de las muestras y una vez por
cada analista, se determinó la demostración inicial de la capacidad de los métodos evaluados,
preparando cuatro blancos enriquecidos de 5, 10, 15 y 20 ppm SO42- ,y calculando la precisión y
exactitud de dichas medidas; de igual manera, se determinó la demostración “ongoing” de la
capacidad de los métodos, preparando cuatro blancos enriquecidos de 20 ppm SO42-,
determinando precisión y exactitud.
El método del Standard Methods mostró mejores resultados, en cuanto a los parámetros de
calidad evaluados, que el método de la PUJ, por lo tanto se recomienda su implementación en el
laboratorio
Tabla de contenido
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ - 9 2.
JUSTIFICACION Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................ - 10 -
3.
MARCO TEORICO ................................................................................................... - 11 -
3.1.
Control de calidad .................................................................................................. - 11 -
3.2.
Calibración ............................................................................................................. - 11 -
3.3.
Parámetros de calidad de un método ..................................................................... - 12 -
3.4.
Porcentaje de recuperación .................................................................................... - 14 -
3.5.
Herramientas estadísticas para el control de la calidad ........................................ - 14 -
3.6.
Análisis del factor r................................................................................................. - 16 -
3.7.
Principios de las BPL.............................................................................................. - 17 -
3.8.
El contraste F para la comparación de desviaciones estándar .............................. - 18 -
4.
OBJETIVOS............................................................................................................... - 19 -
4.1.
objetivogeneral ....................................................................................................... - 19 -
4.2.
objetivos específicos:............................................................................................... - 19 -
5.
METODOLOGÍA ...................................................................................................... - 20 -
5.1. Elaboración de los instructivos de manejo y las fichas de registro de los equipos
empleados (Espectrofotómetro Genesys 20 y Balanza Analítica Mettler Toledo)............ - 20 5.2.
Verificación del material volumétrico .................................................................... - 20 -
5.3.
Calibración y Verificación de equipos ................................................................... - 20 -
5.4. Planificación y elaboración de los estándares requeridos para generar las funciones
de calibración con el mínimo coeficiente de correlación de los métodos seleccionados. .. - 21 5.5. Diseño e implementación del proceso de verificación de la calibración de los métodos
estandarizados. ................................................................................................................... - 21 5.6.
Determinación del nivel de detección del método (NDM) ..................................... - 21 -
5.7. Elaboración y evaluación del blanco de reactivos, el blanco enriquecido en el
laboratorio, la curva de adición estándar, la matriz enriquecida en el laboratorio y
duplicado de la matriz enriquecida en el laboratorio de los métodos de análisis
seleccionados. ..................................................................................................................... - 23 5.8. Determinación de la demostración inicial de la capacidad de los métodos evaluados
(DIC): - 24 5.9.
Determinación de la demostración “ongoing” de la capacidad de los métodos (DOC):
- 25 -7-
5.10.
Análisis de muestras ........................................................................................... - 25 -
5.11.
Elaboración y puesta a punto las cartas de control a implementar con las futuras
muestras a ensayar, para cada metódica ........................................................................... - 25 6.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. - 26 -
6.1.
Calibración de equipos y material.......................................................................... - 26 -
6.2.
Control de calidad de los métodos analizados....................................................... - 28 -
7.
COMPARACION DE LOS MÉTODOS ....................................................................... 48
8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................. 50
9. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DEL METODO TURBIDIMETRICO
MÉTODO TURBIDIMETRICO PARA LA DETERMINACIÓN DE SULFATOS EN
AGUAS POTABLES ............................................................................................................. 51
10.
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 52
11.
ANEXOS ..................................................................................................................... 54
1. INTRODUCCIÓN
El azufre, constituyente esencial de la materia viva, es el décimo elemento más abundante en la
corteza terrestre. Está a disposición de los seres vivos principalmente en forma de sulfatos (SO42-)
solubles o de compuestos orgánicos de azufre reducidos. El azufre reducido en forma de sulfuro
de hidrógeno (H2S) también se encuentra en la biosfera como parte del metabolismo microbiano
y, en una proporción limitada, de la actividad volcánica. Sin embargo, excepto en condiciones
anaeróbicas, su concentración es baja porque resulta rápidamente oxidado en presencia de
oxígeno, bien sea espontáneamente o por acción microbiana. Incluso en ambientes anaeróbicos,
la cantidad de H2S liberado a la atmósfera es relativamente baja, ya que el azufre se inmoviliza
rápidamente en forma de un precipitado insoluble de sulfuro de hierro (FeS), como se evidencia
en la coloración negruzca de los sedimentos anaeróbicos (Stanier, et al; 1996).
La determinación de sulfatos en aguas es de gran importancia, ya que desde su formación dentro
del ciclo del azufre puede llegar a formar compuestos químicos altamente agresivos con el medio
ambiente que los contiene, se presentan en sistemas naturales en aguas claras, así como en aguas
residuales, causando en el agua potable daños menores a la salud, tales como sabor amargo y
efectos laxantes, mientras que en aguas residuales llegan a causar la proliferación de gases y
ácidos altamente tóxicos para la salud humana, así mismo, dichos ácidos y gases además de ser
explosivos en combinación con el oxigeno, son también nocivos atacando estructuras metálicas
por su acción corrosiva (García, et al; 2006).
Los laboratorios de análisis químico son aquellos que llevan a cabo la determinación de
parámetros físico-químicos del agua, de esta manera se evalúan condiciones que pueden afectar
de manera positiva o negativa su calidad, con el fin de ejecutar las acciones correctivas que se
requieran. Por lo tanto, se hace necesario el Aseguramiento de la Calidad de los datos analíticos
generados en la evaluación de estos parámetros, así como del método realizado para el mismo
propósito, evidenciando la calidad del trabajo realizado y obteniendo así resultados con mayor
precisión y exactitud. Los procedimientos de control de calidad contribuyen al monitoreo de la
validez de la calibración y ensayos llevados a cabo, por lo tanto, se registran los datos resultantes
de forma tal que se detecten las tendencias y se apliquen técnicas estadísticas para la revisión de
los resultados (ISO/IEC 17025:2005 No. 5.9.1).
El Laboratorio de Aguas del Departamento de Química de la PUJ implementó una variación del
método validado por la American Public Health Association (APHA) en el Standard Methods para
la determinación de sulfatos en aguas potables. Con este trabajo se pretende comparar ambos
procedimientos a través del uso de herramientas de control de calidad, ya que éstas dan un valor
agregado al dato analítico y proporcionan una ventaja competitiva frente a otros laboratorios.
Para el desarrollo de este estudio, se inicia con una revisión bibliográfica en libros y Normas
Internacionales relacionadas con el Aseguramiento y Control de Calidad para Laboratorios de
Ensayo, específicamente de las prácticas de control de calidad que se aplican para los métodos de
análisis de sulfatos en aguas. Más adelante, se explica la necesidad de la realización de este
proyecto y las actividades propuestas de un programa de control de calidad para alcanzar los
objetivos planeados, también se describe la manera de ejecución de dichas actividades mediante
una metodología detallada, siguiendo con la discusión de los resultados, y finalizando con las
conclusiones y recomendaciones que se esperan obtener al terminar el presente informe.
-9-
2. JUSTIFICACION Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La calidad en los laboratorios analíticos cada vez se hace más indispensable. Desde hace algunos
años se ha propiciado el nacimiento y consolidación de un conjunto de actividades, antes, durante
y después de un proceso analítico que hacen parte del Aseguramiento de la Calidad, el cual
proporciona al laboratorio analítico un aval fundamentado sobre la credibilidad y confianza de la
información generada. Por ello, se ha creado la necesidad de realizar prácticas de control de
calidad en la determinación de parámetros físico-químicos en aguas con el fin de proporcionar una
información analítica con un nivel definido de calidad. Lo anterior, permite hacer una
aproximación al proceso de validación de los métodos, siendo una parte fundamental en los
Laboratorios de Ensayos Analíticos, que da un margen de competitividad a los mismos.
Por esta razón en el presente trabajo se compara el método de rutina del Laboratorio de Aguas
del Departamento de Química de la Pontificia Universidad Javeriana con el Método del Standard
Methods (4500 - SO4-2 E. Método Turbidimétrico) para la determinación de sulfatos en aguas
potables, pues se pretende precisar si los resultados emitidos por cada uno de ellos son
confiables, con el fin de que éstos respalden la capacidad del laboratorio para llevar a cabo la
prestación de serviciosy determinar cuál de ellos debe ser implementado en el Laboratorio.
3. MARCO TEORICO
3.1. Control de calidad
El control de calidad es un conjunto de medidas dentro de la metodología de análisis de una
muestra, que permiten asegurar que el proceso está en estado de control, es decir, es el
mecanismo establecido para controlar errores (Prichard, 1995).
Ejecución del estudio: Un plan debe incluir el qué hacer, cómo hacerlo y por qué es necesario. El
plan ha de mantenerse actualizado. Todos los datos generados durante el ensayo deben ser
registrados. La corrección de errores debe estar documentada, cualquier corrección debe ser
claramente llevada a cabo y firmada. (Clavijo, 2002).
Informe de los resultados del estudio: Se debe entregar un informe que muestre todos los
resultados de acuerdo con el plan, una evaluación estadística y un resumen. (Clavijo, 2002).
3.2. Calibración
La calibración es una actividad directamente relacionada con las característicasesenciales de los
resultados experimentales y más concretamente con la exactitud.
No sólo forma parte de la etapa de medida del proceso analítico, sino que ademásdeberá tenerse
en cuenta en la definición del modelo experimental, en la planificacióndel trabajo en el
laboratorio, en la evaluación interna y externa del laboratorio, y enla presentación del
resultado.Existen dos etapas de calibración en el análisis cualitativo: la calibracióninstrumental y la
calibración metodológica. La calibración instrumental se realiza conestándares que no contienen
el analito y se emplea con el fin de asegurar el funcionamiento del instrumento empleado,
mientras que la calibración metodológicase realiza con estándares que contienen el analito, para
establecer una relaciónentre las características físico-químicas del analito y las señales del
instrumento.
En un proceso analítico, se relacionan la señal y características del analito, demanera que la
calibración se realiza al obtener la señal de respuesta como funciónde la concentración conocida
del analito. Se representan los datos obtenidos y se obtiene la gráfica de la señal corregida frente
a la concentración del analito.
Normalmente, se espera que la gráfica tienda a una línea recta, donde a medidaque aumenta la
concentración, la señal de respuesta es mayor (pendiente positiva).En la curva de calibración
lineal, la pendiente está dada por la ecuación matemática:
y=mx+b
(1)
Siendo m la pendiente, x la concentración de analito e y la señal de respuesta.Antes de medir la
señal de la muestra, es preciso corregir la respuesta analíticaoriginal del instrumento con la
medida de un blanco. El blanco debe ser idéntico a lamuestra pero sin analito; (Lorenzo y
Radabán,2006).
- 11 -
3.3. Parámetros de calidad de un método
3.3.1. Precisión: Determina la dispersión de la medida alrededor del valor central, midiendo la
concordancia entre ensayos individuales aplicados a muestras separadas e idénticas.
La precisión se materializa en los errores aleatorios o indeterminados debidos alazar. La precisión
de un resultado individual se define como la diferencia entre estey la media aritmética, lo que
coincide con el error sistemático.
La precisión se divide en dos categorías:
3.3.1.1. Repetibilidad: Es la dispersión de resultados de ensayos mutuamenteindependientes,
utilizando el mismo método, aplicado a alícuotas de la mismamuestra, en el mismo laboratorio,
por el mismo operador, usando el mismoequipamiento, en un intervalo corto de tiempo. Es una
medida de la varianza y unreflejo de la máxima precisión que el método pueda alcanzar.
3.2.1.2. Reproducibilidad: Es la dispersión de resultados de ensayos mutuamenteindependientes,
utilizando el mismo método, aplicado a alícuotas de la mismamuestra, en diferentes condiciones:
distintos operadores, diferente equipamiento y diferentes laboratorios (Lorenzo y Radabán,2006).
3.3.2. Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado de una determinación o la media de n
resultados y el valor verdadero del analito en la muestra en cuestión. La exactitud se caracteriza
matemáticamente por el error sistemático, que es la diferencia entre el resultado experimental y
el resultado real. Se puede expresar de forma absoluta o relativa.
Error absoluto (Ea)
(3)
% Error relativo (Er):
(4)
Donde:
= Promedio o Media de los datos experimentales
= Valor teórico
Los errores sistemáticos son debidos a alteraciones operacionales, presencia deinterferencias,
filtración no completa, contaminación.Los métodos analíticos pueden dividirse en tres grupos
según la magnitud de suserrores relativos:
a. Resultado experimental se encuentra dentro del 1% del resultado correcto, elmétodo
analítico es sumamente exacto.
b. Errores relativos situados entre 1% y 5% son métodos moderadamente exactos.
c. Errores relativos superiores a 5% son métodos de baja exactitud (Lorenzo y Radabán,
2006).
Aunque los errores relativos superiores a 5% son métodos de baja exactitud, sepuede considerar
que un método analítico es razonablemente exacto si susresultados están dentro del ±10 % de
variación, siguiendo las indicaciones de Skoogy Leary (1993).
3.3.3. Desviación estándar (s): Sumatoria del cuadrado de las distancias de cada puntohasta la
media. Punto de inflexión de la campana de Gauss.
3.3.4. Desviación estándar relativa y porcentual (SRy %DER): Dan una idea oestimación de la
dispersión más clara que la anterior ya que se refierendirectamente al resultado final.
La desviación estándar relativa se define como:
(5)
y la porcentual como:
% DER = 100 x SR
(6)
Un método es preciso cuando el valor de %DER, no essuperior a 5% (Martinez y Chang,2004).
3.3.5. Sensibilidad: Respuesta del instrumento como resultado a cambios en la concentración. En
las curvas de calibración, corresponde a la pendiente de la curva.En una curva de calibración lineal,
la sensibilidad es siempre la misma y no va adepender de la concentración, ya que para que se
cumpla y = mx + b, lasconcentraciones deben tener una incertidumbre insignificante.
Cuando la gráfica no se ajusta a una ecuación lineal, la sensibilidad de calibraciónno va a ser
siempre la misma ya que variará al cambiar la concentración del analito.Para obtener un buen
modelo matemático que defina a la curva de calibrado nolineal es preciso tener un número
elevado de datos (Lorenzo y Radabán,2006).
3.3.6. Confianza: En ausencia de errores sistemáticos, la media de una muestra de medidas,
proporciona una estimación del valor verdadero, µ, de la cantidad que se quiere medir. Sin
embargo, aún en ausencia de errores sistemáticos, las medidas individuales varían debido a los
errores aleatorios, de manera que es poco probable que la media de una muestra sea
exactamente igual al valor verdadero. Por esta razón es más útil proporcionar un intervalo de
valores que sea probable que incluya el valor verdadero. La amplitud de este intervalo depende de
dos factores: el primero es la precisión de las medidas individuales y el segundo es el número de
medidas de la muestra. El hecho de repetir medidas implica que se tenga más confianza en la
media de varios valores que en uno solo, entonces se podría pensar que cuantas más medidas se
tomen, más fiable será la estimación de µ, el valor verdadero. Tal intervalo es conocido como un
intervalo de confianza y los valores extremos de dicho intervalo se llaman límites de confianza. El
término confianza, implica que podemos afirmar con un grado de confianza dado, es decir, con
una cierta probabilidad, que el intervalo de confianza sí incluye el valor verdadero. El tamaño del
intervalo de confianza dependerá obviamente de la certeza que queramos tener de que se incluya
el valor verdadero: cuanto más grande sea la certeza, más grande será el intervalo requerido
(Miller, 2002).
- 13 -
3.4. Porcentaje de recuperación
El porcentaje de recuperación, es una forma de expresar la aproximación entre elvalor obtenido
experimentalmente y el valor teórico. El porcentaje de recuperacióndel analito debe ser lo más
cercano al 100%, matemáticamente se expresa como:
(7)
Donde:
X experimental: Concentración de analito medida
X aceptado: Concentración de analito teórica
El criterio de aceptación para este trabajo experimental es de 80-120%.
3.5. Herramientas estadísticas para el control de la calidad
3.5.1. Cartas de control
Entre las más importantes herramientas en el control estadístico de la calidad seencuentra la
gráfica o carta de control, también llamada Gráfica de Shewart.
Las gráficas de control son útiles para vigilar la variación de un proceso en eltiempo, probar la
efectividad de las acciones de mejora emprendidas y para estimarla capacidad de un proceso.El
uso de estos gráficos, posibilita el diagnóstico y corrección de muchas dificultades presentes en un
proceso, en donde no sólo es necesario mejorar la calidad sino quetambién hay que reducir el
desperdicio (Grant y Leavenworth, 1996).
En el control estadístico de la calidad, se habla de un mejoramiento continuo; poresto, las gráficas
de control se deben utilizar en forma permanente para observar elcomportamiento del proceso,
aún cuando los resultados demuestren que se trata deun proceso estable, ya que se puede lograr
mayor uniformidad modificando elproceso básico a través de acciones correctivas (Besterfield,
1994).
Las cartas de control son importantes en el control estadístico de un proceso,porque:
- Evitan ajustes innecesarios al proceso. Una carta puede distinguir entre el ruido defondo y una
variación anormal. Si los analistas hacen ajustes con base en pruebasno relacionadas con un
programa de cartas de control, harán énfasis en el ruido defondo y realizaran ajustes innecesarios.
Estos últimos pueden causar un deteriorodel funcionamiento del proceso.
- Proporcionan información para el análisis. Con frecuencia, el patrón de los puntosen la carta de
control contiene información diagnostica para un analista. Estainformación permite implementar
un cambio en el proceso que mejore surendimiento.
-Proporcionan información acerca de la capacidad del proceso. La carta de controlofrece
información sobre el valor de parámetros importantes del proceso y de suestabilidad en el tiempo
(Montgomery, 1991).
3.5.1.1. Cartas de Exactitud:
Las cartas incluyen los límites de alerta superiores e inferiores (LAS y LAI) y los límites de control
superiores e inferiores (LCS y LCI), que se determinan de la siguiente manera:
Donde:
X: es el promedio
s: es la desviación estándar
Los límites de confianza del 95% fueron empleados para LA y 99% para LC,según la APHA (2005).
Los resultados se ingresaron a la carta cada vez que la muestra de control decalidad fue analizada.
3.5.1.2.Cartas de Precisión: Estas cartas se construyeron empleando las siguientes fórmulas:
RANGO MEDIO:
Donde:
R Rango medio
D2Factor para línea central (Tabla 1)
s Desviación estándar
LIMITE DE ALERTA:
Donde:
LA Límite de Alerta
2s Desviación estándar del rango
- 15 -
LIMITE DE CONTROL:
Donde:
LC Límite de Control
Además, en la Carta de Precisión se grafica subgrupo vs rango de concentración; el primero,
hacereferencia al número de análisis realizado, con un tamaño de muestra de 2 y, elsegundo, a la
diferencia de concentración entre las réplicas o duplicados.
Para el análisis de las Cartas de Control se tuvieron en cuenta las siguientes reglas propuestas por
“Western Electric Corp”, las cuales son una guía para establecer si el procedimiento analítico se
encuentra fuera de control, o que ha cambiado significativamente:
• Un punto más allá de la zona de control: se estima que la probabilidad de que pase esto es
suficientemente baja (de hecho es inferior al 0.3%) como para sospechar que el sistema está fuera
de control.
• Dos de tres puntos consecutivos en la zona de control: similar al caso anterior, ya que la
probabilidad de que esto suceda es inferior al 0.0625%.
• Puntos consecutivos en línea ascendente o descendente: se considera que el sistema sigue una
tendencia no aleatoria.
• Nueve puntos consecutivos a un lado de la línea central (ya sea por encima de ella o por debajo):
este caso suele constituir un desplazamiento del promedio o del valor central, generalmente
debido a un cambio significativo en el sistema.
• Catorce puntos consecutivos alternando arriba o abajo: fenómeno cíclico o series temporales.
• Quince puntos consecutivos en la zona de control: esto implica una mejora de la precisión y una
menor desviación estándar asociada. Se tendrían que volver a calcular los límites de aviso y de
control.
• Puntos consecutivos por encima y por debajo de la zona de control: 2 poblaciones diferentes.
3.6. Análisis del factor r
El coeficiente de correlación r, establece un criterio de relación entre los datos y sutendencia, es
decir, entre más cercano esté el coeficiente a 1, se puede asegurarque la mayoría de la población
tiene una tendencia (lineal, logarítmica, polinomial,etc).
Para evaluar el coeficiente de correlación, se utiliza la Prueba t:
(8)
El valor de t calculado se compara con el valor tabulado al nivel de significanciadeseado, utilizando
un contraste t de dos colas y (n-2) grados de libertad. Lahipótesis nula en este caso es que no
existe correlación entre x e y. Si el valorcalculado de t es mayor que el valor tabulado, se rechaza la
hipótesis nula y seconcluye que existe una correlación significativa. Cuanto más cercano esté r de
1,se obtienen valores más grandes de t (Benítez, 1999).
3.7. Principios de las BPL
Dentro de los principios de las BPL, los que se nombran a continuación son los másrelevantes para
este estudio:
a. Puesta a prueba de las instalaciones, la organización y el personal.
El director del departamento de aseguramiento de calidad, quien no estáinvolucrado en el trabajo
de laboratorio, debe asegurar la disponibilidad de personalcalificado y proporcionar su
capacitación apropiada. Deben aplicarse la seguridad ylas precauciones de salubridad. El director
del estudio (el jefe de laboratorio) es elresponsable del cumplimiento del trabajo y el reporte de
los resultados. El personalque realiza los ensayos y las determinaciones está obligado a ejercer
seguridad enel trabajo práctico y a cumplir con las precauciones de salud de acuerdo con supropia
iniciativa (Clavijo, 2002).
b. Programa de aseguramiento de calidad.
En el trabajo de laboratorio se requiere un documento de Programa deAseguramiento de Calidad,
el cual debe ser explicado a todo el personal. ElPrograma de Aseguramiento de Calidad debe
cumplirse a cabalidad, y losresultados deben reportarse directamente al gerente o al
administrador de lasinstalaciones por personal independiente (Clavijo, 2002).
c. Aparatos, materiales y reactivos.
Este principio cubre lo siguiente:
• Diseño de aparatos apropiados
• Capacidad adecuada
• Mantenimiento e inspección periódica
• Calibración periódica
• Reactivos etiquetados y su almacenamiento apropiado
• Sistema de ensayo
Los instrumentos que generen datos físicos o químicos deben ser adecuados(Clavijo, 2002). Por
ejemplo en los instrumentos espectrofotométricos, las celdasson una de las partes más
importantes del sistema, porque independientemente dela calidad del instrumento si la celda es
de mala calidad, produce dispersión de laluz y medidas o espectros muy pobres.
Por tal razón, se hace necesaria la calibración de los instrumentos del Laboratoriode Análisis, la
cual asegura que un sistema es apropiado para el uso que se deseadarle y que se desempeña de
acuerdo con las especificaciones dadas por elfabricante. Es decir, asegurarse de que el
instrumento
funciona
correctamente.Los
distintos
sistemas
de
calidad
y/o
requerimientosregulatorios requieren variadosniveles y combinaciones de calificación, calibración,
verificación y ensayos deadecuación del sistema. Por ejemplo, la determinación de la exactitud de
la longitudde onda con filtros de oxido de holmio, o la calibración de una balanza
analíticamediante el uso de pesas calibradas (De Landeta y Andérica,2005).
d. Sustancias de referencia y de ensayo
- 17 -
Se debe garantizar la correcta recepción de la muestra, la manipulación, elmuestreo y el
almacenamiento. Además, la caracterización apropiada de cadasustancia o muestra debe ser
tomada cuidadosamente (Clavijo, 2002).
e. Procedimientos Operacionales Estandarizados (POE’s)
El personal relacionado con el análisis, debe conocer los procedimientos escritos yaprobados para
las actividades convenientes (Clavijo, 2002). Los POE’s deben estardisponibles para:
• Sustancias de referencia y de ensayo
• Aparatos y reactivos
• Reporte de datos y mantenimiento de archivos
• Almacenamiento y recuperación de datos, reactivos o instrumentos
• El sistema de ensayo
• El programa de aseguramiento de calidad
• Precauciones de seguridad y salud
f. Ejecución del estudio.
Un plan debe incluir el qué hacer, cómo hacerlo y por qué es necesario. El plan hade mantenerse
actualizado. Todos los datos generados durante el ensayo deben serregistrados. La corrección de
errores debe estar documentada, cualquier correccióndebe ser claramente llevada a cabo y
firmada (Clavijo, 2002).
g. Informe de los resultados del estudio.
Se debe entregar un informe que muestre todos los resultados de acuerdo con elplan, una
evaluación estadística y un resumen (Clavijo, 2002).
3.8. El contraste F para la comparación de desviaciones estándar
En muchos casos es importante comparar las desviaciones estándar, es decir, los errores
aleatorios de dos conjuntos de datos. Esta comparación puede tomar dos formas: Se puede
pretender probar si el Método A es más preciso que el Método B (es decir, un contraste de una
cola) o si los métodos A y B difieren en su precisión (es decir, un contraste de dos colas).
El contraste F considera la razón de las dos varianzas muestrales, es decir, la razón de los
cuadrados de las desviaciones estándar, s12/s22, donde s12 debe ser mayor que s22 (Miller, 2002).
Para este trabajo se debe utilizar el contraste de una cola, ya que solo nos interesa si el método
propuesto es más preciso que el método patrón. En las tablas estadísticas, el número de grados de
libertad del denominador viene dado en la columna de la izquierda y el número de grados de
libertad del numerador en la parte superior, de esta manera se determina el valor crítico de F, al
nivel de probabilidad deseado. Si el valor calculado de F no excede a éste, la varianza del método
patrón es significativamente menor que la del método propuesto, es decir, el método propuesto
es menos preciso, o viceversa.
4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo general
Comparar el método del Laboratorio de Aguas del Departamento de Química de la PUJ con el
Método del Standard Methods para la determinación de sulfatos en aguas potables utilizando
herramientas de control de calidad.
4.2. objetivos específicos:
Elaborar los instructivos de manejo, las fichas de registro y la verificación de la calibración de
los equipos empleados.
Planificar y elaborar los estándares requeridos, para generar las funciones de calibración con
el mínimo coeficiente de correlación de los métodos seleccionados.
Diseñar e implementar el proceso de verificación de la calibración de los métodos
seleccionados.
Determinar el nivel mínimo de detección y su aplicación para los métodos de análisis
seleccionados.
Elaborar y evaluar el blanco de reactivo, el blanco enriquecido en el laboratorio, la curva de
adición estándar, la matriz enriquecida en el laboratorio y el duplicado de la matriz
enriquecida en el laboratorio, de los métodos de análisis seleccionados.
Determinar la demostración inicial de la capacidad y la demostración en marcha de la
capacidad, de los métodos de análisis seleccionados.
Elaborar y poner a punto las cartas de control (precisión y exactitud) a implementar con las
futuras muestras a ensayar, para cada metódica.
- 19 -
5. METODOLOGÍA
5.1. Elaboración de los instructivos de manejo y las fichas de registro de los equipos empleados
(Espectrofotómetro Genesys 20 y Balanza Analítica Mettler Toledo).
Se elaboraron y actualizaron las fichas de registro de los equipos que influyeron en la calidad de
los ensayos que se realizaron, las cuales contienen los siguientes ítems: código del equipo, marca,
modelo, fecha de compra, precio, fecha de recepción, fecha puesta en servicio, estado del equipo,
ubicación actual, condiciones de uso, fecha de mantenimiento, fecha calibración y registro de
incidencias importantes.
De igual manera, se llevaron a cabo los instructivos de manejo de los equipos empleados en donde
se da una descripción detallada de los pasos a seguir para poner el equipo en funcionamiento.
5.2. Verificación del material volumétrico
Antes de realizar cualquier tipo de ensayo se siguió el protocolo de lavado y secado del material:
•
•
•
•
•
•
Sumergir el material completamente en una solución de Extrán al 2 % por 2 horas.
Enjuagar el material con abundante agua de la llave hasta retirar completamente la capa
jabonosa.
Enjuagar con solución de acido nítrico al 10% por 30 minutos.
Enjuagar mínimo seis veces con agua desionizada.
El material se debe escurrir y el secado debe ser por goteo. Para esto, los balones se
deben almacenar boca abajo, y las pipetas y buretas se deben almacenar en forma
vertical.
Una vez secado el material se debe guardar para protegerlo del polvo.
Verificación del material volumétrico ajustado por vaciado:
Este procedimiento se realizó con pipetas graduadas de 5 mL y 10 mL, y pipeta aforada de 50 mL:
•
•
•
•
•
•
•
•
Secar completamente un vaso de vidrio en una mufla.
Pesar el vaso.
Tarar la balanza analítica.
Llenar el recipiente a verificar con el líquido de llenado (agua desionizada) hasta que la
parte inferior del menisco quede justo por encima de la marca del aforo.
Secar la punta con un paño.
Vaciar el líquido dentro del vaso pesado.
Pesar nuevamente el vaso con su carga.
Repetir el procedimiento por lo menos diez veces.
5.3. Calibración y Verificación de equipos
Para la Balanza Analítica se hizo una verificación con una pesa de 10 g durante los días de
muestreo, se construyó una carta de control analítica y se analizaron los resultados.
Igualmente, se realizó un control diario de la longitud de onda del Espectrofotómetro Genesys 20,
tomando medidas de % Transmitancia para una solución Sulfato de Níquel Hexahidratado
(NiSO4·6H2O) 20g/100mL en Ácido Clorhídrico (HCl) al 1%v/v.
La exactitud de absorbancia del espectrofotómetro se comprobó semanalmente con las siguientes
soluciones: Dicromato de Potasio (K2Cr2O7) 3,03 mg/dL en Hidróxido de Potasio (KOH) 0,05N, para
controlar el espectrofotómetro entre las longitudes de onda de 240 a 500nm; y Sulfato de Cobre
Pentahidratado (CuSO4·5H2O) 2g/dL en Ácido Sulfúrico (H2SO4) al 1%, para longitudes de onda
entre 600 y 700nm.
Así mismo, se realizó el control mensual del espectrofotómetro, con las soluciones de
comprobación de exactitud de la absorbancia, en la siguiente forma: se prepararon diluciones de
Dicromato de Potasio (K2Cr2O7) a concentraciones finales de 0,61 mg/dL, 1,21 mg/dL y 2,42 mg/dL
a partir de una solución stock de 3,03 mg/dL. Estas soluciones se leyeron a 370 nm, ya que a esta
longitud de onda se obtuvo la mayor absorbancia con la solución stock en el control semanal. Se
aplicó regresión lineal y se obtuvo la ecuación de la línea recta (Anexo B, Ecuación 1).
5.4. Planificación y elaboración de los estándares requeridos para generar las funciones de
calibración con el mínimo coeficiente de correlación de los métodos seleccionados.
La calibración inicial se usa para la cuantificación de la concentración de un analito en las
muestras, ésta se debe repetir diariamente o en caso de que el criterio de aceptación de
laverificación de la calibración no sea satisfecho.
Se prepararon ocho estándares en un rango entre 0 y 40 ppm SO42- (rango de concentraciónsobre
el cual el método tiene una respuesta incremental (APHA, 2005)) con diferencias de 5 ppm SO42entre cada uno, se les desarrolló el POE y se les hizo la lectura de absorbancia a una longitud de
onda de 420 nm.
5.5. Diseño e implementación del proceso de verificación de la calibración de los métodos
estandarizados.
La verificación de la calibración es la confirmación periódica de que la respuesta del instrumento
no ha cambiadosignificativamente desde la calibración inicial. Esta verificación se realiza
analizandoun punto medio del estándar de calibración y el blanco de calibración, al principioy final
de la utilización de la muestra, de manera periódica (normalmente despuésde cada conjunto de
diez muestras). Si el resultado de la verificación se encuentrapor fuera del 80 al 120% hay que
detener los análisis de la muestrae iniciar las acciones correctivas (APHA, 2005).
Para llevar a cabo dicha verificación, se analizó un estándar a una concentración de 20 ppm SO42-.
Con los datos obtenidos se determinó el porcentaje de recuperación, teniendo como criterio de
aceptación entre el 80 – 120%. Los porcentajes de recuperación estimados, se graficaron en una
Carta de Control de Exactitud.
5.6. Determinación del nivel de detección del método (NDM)
El NDM se debe determinar para cada analito y antes de analizar las muestras. Existen diferentes
términos que son usados para definir el nivel de detección:
- 21 -
•
Nivel de detección instrumental (NDI): Es la concentración a la que se obtieneuna señal
mayor a tres veces la desviación estándar del promedio del nivel deruido o la que puede
ser determinada por la inyección de un estándar queproduzca una señal que es cinco
veces la relación señal-ruido. Es usado paraestimar la concentración del analito o cantidad
en un extracto necesaria paraproducir una señal que permita calcular un NDM estimado.
•
Nivel mínimo de detección (NMD): Es la concentración del analito en agua grado reactivo
que produce una señal dos veces mayor que el promedio del análisis del blanco.
•
Nivel de detección del método (NDM): Es la concentración del analito de interés que,
habiéndose procesado completamente el método, produce una señal con un 99% de
probabilidad de ser diferente al blanco.
•
Nivel de cuantificación (NC)/nivel mínimo de cuantificación (NMC): Es la concentración del
analito que produce una señal suficientemente mayor a la del blanco y que puede ser
detectada dentro de los niveles especificados por laboratorios validados durante las
condiciones rutinarias de operación.Típicamente, es la concentración que produce una
señal diez veces mayor que la señal del blanco del agua grado analítico.
Es conveniente determinar el NDM anualmente para cada método y categorizar lasmatrices más
comunes. Cuando se realice un nuevo análisis o cuando el hardwaredel instrumento o las
condiciones operacionales del método se modifiquen, se debe verificar el NDM. Para la
determinación del NDM, las muestras se deben analizaren un tiempo no mayor de 3 – 5 días, con
el fin de generar un valor real y espreferible usar un conjunto de datos de varios analistas en
lugar de datos de un soloanalista (APHA, 2005).
5.6.1 Nivel de detección estimado
El nivel de detección del método, se realizó antes de reportar los datos. Su determinación se hizo
con datos agrupados de los dos analistas en un período de 3 - 5 días para generar valores reales.
Para determinar el NDM estimado, se agregó una cantidad conocida de analito al agua desionizada
hasta obtener una concentración cerca al NDM reportado para cada método (alrededor de 1 ppm
SO42-). Se prepararon soluciones de concentraciones: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3.0; 3,5; 4,0 y 5,0
ppm SO42-, a partir de una solución estándar de Sulfato de Sodio (Na2SO4) de 100 ppm SO42-. Se
desarrolló el POE para el Método PUJ (ver Anexo H) y para el Método del Standard Methods (ver
Anexo I). Posteriormente se realizó una curva de calibración con la absorbancia obtenida para
cada patrón.
5.6.2 Nivel de detección calculado
Por cada analista, se prepararon 7 soluciones a una concentración de 0,5 ppm SO42-, a partir de
una solución estándar de Sulfato de Sodio (Na2SO4) de 100 ppm SO42-, durante un periodo de 4
días para asegurar que la determinación del NDM fuera representativa. A partir de las lecturas de
absorbancia de las siete soluciones, se calculó la desviación estándar y se determinó el NDM para
cada método, con un 99% de confianza, según la siguiente fórmula:
NDM = 3,14s, (Wisconsin Department of Natural Resources, 1996)
Donde:
3,14 es el valor t obtenido con n-1 grados de libertad y un 99% de confianza.
s= desviación estándar
5.7. Elaboración y evaluación del blanco de reactivos, el blanco enriquecido en el laboratorio,
la curva de adición estándar, la matriz enriquecida en el laboratorio y duplicado de la
matriz enriquecida en el laboratorio de los métodos de análisis seleccionados.
5.7.1
Blanco de reactivos (BR):Es una porción de agua desionizada que contiene todos los
reactivos utilizados en el método, sin estar presente el analito de interés, y es tratada
exactamente como la muestra, incluyendo materiales, procedimientos, medición con el
equipo. El BR es usado para restar la sensibilidad que tenga el método, hacia sustancias
diferentes al analito.
Cuando las mediciones del BR se encuentren sobre el NDM, se deben tomar acciones
correctivas. Es importante incluir un mínimo de un BR por cada conjunto de 20
muestras o menos (APHA, 2005).
5.7.1
Blanco enriquecido en el Laboratorio (BEL):El blanco enriquecido por ellaboratorio es un
blanco de reactivos que ha sido enriquecido con una concentración conocida de analito. Es
empleado para evaluarel desempeño de rutina del laboratorio y la recuperación del
analito en una matrizlimpia (APHA, 2005).
El blanco enriquecido se procesó de acuerdo con todos los pasos de preparación y
análisis de la muestra. Se preparó un BEL de 20 ppm SO42- para cada método. La
solución se preparó utilizando un patrón diferente al utilizado para los estándares de
calibración. La evaluación del BEL se hizo hallando el porcentaje de recuperación del
analito agregado.
5.7.1
Curva de adición estándar:Para la determinación de la concentración de un analito en una
muestra pueden ser utilizados distintos modos decalibración, dependiendo del analito y
de la técnica instrumental usada, tales como el Método del Patrón Agregado ode Adición
Estándar.
En este método se añaden a un volumen de muestra, cantidades conocidas y
deconcentración creciente del analito deseado, llevando a continuación a un
volumenfinal. Se construye el gráfico de la absorbancia medida por el instrumento
enfunción de la concentración de analito agregado; el intercepto de la recta
extrapolada al eje x, es igual a la concentración del problema en el volumen final
diluido.
Una forma equivalente de evaluar la concentración es utilizando la siguiente fórmula:
(2)
- 23 -
Donde:
Xi: concentración problema
b : pendiente de la recta con adición de patrón
a : intercepto en el eje y
Vp: volumen de la solución patrón que se adicionó a las muestras
Vi: volumen de muestra utilizado
Se prepararon 6 estándares utilizando la muestra como diluyente, a 5 de éstos se les
añadieron cantidades conocidas y de concentración creciente del analito deseado, a
concentraciones finales de: 5, 10, 15, 20 y 25 ppm SO42-, la sexta solución se preparó sin
adición de sulfato, posteriormente, todas las soluciones fueron llevadas a un volumen
final de 50 mL. A cada uno de los estándares mencionados se les desarrollaron los
métodos evaluados y se les hizo medición de absorbancia a 420 nm. Se construyó el
gráfico de absorbancia vs concentración, se hizo la extrapolación al eje x y se encontró
la concentración de sulfato en la muestra.
5.7.1Matriz enriquecida en el laboratorio (MEL):En el procedimiento es necesario usar la MEL y
duplicado de la MEL delmétodo al ser influenciado por una matriz especifica (APHA,
2005)
Para la preparación de la MEL se agregó una concentración conocida del analito de
interés a la muestra (siendo la adición tal que el volumen de estándar fuera un 5% del
volumen de muestra y que duplicara la concentración), se utilizó una MEL de 20 ppm
SO42-para cada método. Se preparó la MEL agregando un patrón diferente al que fue
utilizado para los estándares de calibración. Se evaluaron los resultados obtenidos para
exactitud o porcentaje de recuperación de la MEL.
5.7.1Duplicado de la matriz enriquecida en el laboratorio: Es un segundo volumen de MEL que
fue procesado de igual manera que la MEL. Los resultados obtenidos de los duplicados
de MEL se evaluaron utilizando una Carta de Control de Precisión.
5.8. Determinación de la demostración inicial de la capacidad de los métodos evaluados (DIC):
Al realizar la DIC, se pretende verificar las habilidades y destrezas del analista frente al método. Es
indispensable que la DIC se determine al menos una vez por cada analista antes de empezar el
análisis de cualquier muestra y repetir el procedimiento periódicamente para demostrar la
habilidad con el método analítico. La DIC confirma la competencia de los analistas, al generar
resultados analíticos que demuestren la precisión y sesgo dentro de los límites aceptables
representativos del método analítico.Igualmente, es usada para demostrar que las modificaciones
aplicadas al métodopor parte del laboratorio, producirán resultados tan precisos y exactos como
losresultados obtenidos por el método de referencia(APHA, 2005).
Para determinar la DIC, se preparó un juego de 4 blancos enriquecidos con rangos de
concentración entre 5 y 20 ppm SO42-, se les desarrolló cada uno de los procedimientos, se
determinó la concentración de los blancos enriquecidos, y se calculó precisión y exactitud.
5.9. Determinación de la demostración “ongoing” de la capacidad de los métodos (DOC):
Se realizó mientras se analizaron las muestras, para asegurar que el laboratorio se mantuvo bajo
control permanente durante el período en el que éstas fueron procesadas(APHA, 2005). Para su
determinación se preparó un juego de 4 blancos enriquecidos a una concentración de 20 ppm
SO42-, se les desarrolló cada uno de los procedimientos, se determinó la concentración de los
blancos enriquecidos, y se calculó precisión y exactitud.
5.10.
Análisis de muestras
Es necesario usar duplicados de las muestras de concentracionesmedibles para determinar la
precisión del proceso analítico. Se debe incluir mínimo un duplicado por cadatipo de matriz con
cada conjunto de 20 muestras o menos (APHA, 2005). Se procesaronmuestras independientes por
duplicado, realizándose todo el proceso analítico.
5.11.
Elaboración y puesta a punto las cartas de control a implementar con las futuras
muestras a ensayar, para cada metódica
Para realizar un análisis de los resultados obtenidos anteriormente, es necesaria la elaboración de
cartas de control. Existen dos tipos de cartas de control que pueden ser usadas en el laboratorio:
Cartas de Exactitud para muestras de control de calidad, incluyendo los estándares de control del
laboratorio, los estándares de verificación de calibración, y los blancos y matrices enriquecidos en
el laboratorio; y Cartas de Precisión o de rango, para réplicas o análisis por duplicado. Estas cartas
son de suma importancia para realizar el control de calidad de los métodos evaluados.
Cartas de Exactitud: En estas cartas se incluyeron los límites de alerta superiores e inferiores (LAS y
LAI) y los límites de control superiores e inferiores (LCS y LCI). Se usaron ±2s y ±3s como límites
para los LA y LC, respectivamente. Esos valores fueron originados de aquellos establecidos o
medidos para materiales de referencia. Los límites de confianza estadísticos de 95% son
empleados para LA y 99% para LC.
Cartas de Precisión: Para este tipo de cartas se utilizó la siguiente tabla para construir la línea
central, los límites de alerta y los límites de control:
Tabla 1. Factores para líneas que computan en el rango de las cartas de control (APHA, 2005)
Número de medidas
n
2
3
4
5
6
Factor para la línea central
(D2)
1.128
1.693
2.059
2.326
2.534
- 25 -
Factor para los límites de
control (D4)
3.267
2.575
2.282
2.115
2.004
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1. Calibración de equipos y material
6.1.1Calibración del Espectrofotómetro
Se elaboraron y actualizaron las fichas de registro (ver Anexo C) y el instructivo de manejo (ver
Anexo E). Posteriormente, se llevó a cabo la verificación instrumental del equipo (ver Anexo G):
En el control diario de la longitud de onda se encontró que las mediciones desde la primera fecha
del control (13 de agosto de 2009) están fuera del rango de los valores de %Transmitancia
establecidos para las longitudes de onda 510, 550 y 700 nm. Sin embargo, se procedió a realizar
las mediciones en este equipo, ya que de 400 a 460 nm (rango dentro del cual se encuentra la
longitud de onda a la cual se realizaron las mediciones), los valores se encontraban dentro de los
rangos de control. Por otro lado, del 24 de septiembre de 2009 hasta el 26 de octubre del mismo
(día en que se terminaron las mediciones) están fuera del rango de valores de %Transmitancia
establecidos para las longitudes de onda de 460, 510, 550 y 700 nm.
Adicionalmente, en el control de absorbancia que se realizó semanalmente, las mediciones de
longitud de onda de 340 a 415 nm de la solución K2Cr2O7 están fuera del rango de valores de
absorbancia desde el 17 de septiembre hasta el 22 de octubre del mismo; de igual forma las
mediciones de la solución CuSO4·5H2O, se encontraron por encima del valor establecido. Estas
diferencias en las mediciones, pudieron ser consecuencia del manejo inadecuado y excesivo del
equipo por parte de los estudiantes en cada una de las clases; de no seguir el instructivo de
manejo como se indica en el Anexo E; o del estado de las soluciones preparadas para esta
verificación, ya que estas pudieron sufrir alteraciones durante su almacenamiento.
La linealidad del equipo se confirmó mediante el control mensual con las soluciones de K2Cr2O7. En
el Anexo G, se muestran los gráficos de linealidad, con coeficientes de correlación para cada mes
de 0,954, 0,9863 y 0,9757, estos coeficientes indican que se cumple la Ley de Beer, donde la
absorbancia de las soluciones es directamente proporcional a su concentración. Entre más cercano
es el coeficiente de correlación a 1, se puede asegurar que los datos presentan una tendencia, en
este caso, lineal.
6.1.2 Calibración de la Balanza Analítica
Se elaboraron y actualizaron las fichas de registro (ver Anexo D) y el instructivo de manejo (ver
Anexo F). Posteriormente, se llevó a cabo la verificación instrumental del equipo utilizando una
pesa de 10 g:
Carta de exactitud Balanza Analítica Mettler Toledo (Pesa de 10 g)
Gráfico 1. Carta de Exactitud - Balanza Analítica Mettler Toledo – Pesa 10 g
El Gráfico 1 muestra que los datos obtenidos a partir de la Balanza Analítica Mettler Toledo se
encuentran dentro de los límites de alerta y de los límites de control, además, no se presentan
tendencias ni agrupaciones de datos a un solo lado del valor medio. Sin embargo, los puntos
correspondientes a los ensayos 10, 17 y 26 están sobre el límite de alerta inferior para lo cual se
debe considerar la implantación de acciones preventivas como la utilización de los manuales de
mantenimiento y los instructivos de manejo del mismo, y de esta manera evitar que el sistema se
salga de control.
6.1.3 Material Volumétrico
Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta graduada 5ml
Gráfico 2. Carta de exactitud - Material volumétrico - Pipeta graduada 5 ml
- 27 -
Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta graduada 10ml
Gráfico 3. Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta graduada 10 ml
Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta aforada 50 ml
Gráfico 4. Carta de exactitud - Material Volumétrico - Pipeta aforada 50 ml
Los Gráficos 2, 3 y 4 indican que los datos obtenidos para la verificación de las pipetas utilizadas
para la realización de los análisis se encuentran dentro de los límites de alerta y de los límites de
control, además, no se presentan tendencias ni agrupaciones de datos a un solo lado de los
valores medios. A pesar de ello, en cada uno de los gráficos se presentan puntos muy cercanos a
los límites de control, para lo cual se debe considerar la implantación de acciones correctivas
como el control de proveedores del material volumétrico, y de acciones preventivas como el uso
de los procedimientos establecidos para el lavado de éste.
6.2. Control de calidad de los métodos analizados
6.2.1 Método de laboratorio de la PUJ
6.2.1.1. Curva de calibración inicial
Curva de Calibración Inicial – Método PUJ
Concentración (ppm SO4-2)
Gráfico 5. Curva de Calibración Inicial – Método PUJ
Para realizar la curva de calibración, se realizó un promedio de las 30 curvas de calibración del
proceso de muestreo.
La curva de calibración muestra un intervalo lineal en un rango de concentración de 5 – 40 ppm
SO4-2. El coeficiente de determinación R2 = 0,997 es significativo para ajustar los datos a una
tendencia lineal. Esto se puede afirmar por el cálculo estadístico de significancia del factor de
correlación (r) a continuación:
H0: r = 0, no hay correlación entre x y y
Hi: r ≠ 0, hay correlación entre x y y
Por contraste con la Prueba t (Ver Anexo B, Ecuación 8), para n = 9, se rechaza la hipótesis nula
(Ho),ya que tcalculado(48,23)
23) > ttabulado (2,365) con un 95% de confianza, por lo cual se concluye que
hay correlación entre
tre las variables concentración y absorbancia, y que la tendencia es adecuada de
acuerdo con los datos (APHA, 2005).
Residuales vs Concentración – Método PUJ
- 29 -
Concentración (ppm SO4-2)
Gráfico 6. Residuales vs Concentración – Método PUJ
En el Gráfico 6 se puede ver que se cumple con los requisitos para considerar que el modelo de
línea recta es correcto, es decir el número de residuales positivos es aproximadamente igual a los
negativos,
los residuales están distribuidos aleatoriamente, los residuales tienen
aproximadamente el mismo valor absoluto y el gráfico no muestra una tendencia (Riu y Boqué).
6.2.1.2. Verificación de la calibración del Método PUJ.
Gráfico 7. Carta de exactitud de la calibración - Método PUJ
El análisis del Gráfico 7, indica que no hay evidencia de que el proceso de verificación de la
calibración esté fuera de control, debido a que ninguno de los puntos está fuera de los límites de
alerta ni de los límites de control. Además, se observa que la distribución de los datos es aleatoria,
es decir, que el proceso es estable durante el número de ensayos.
6.2.1.3. Nivel de detección del método (NDM)
6.2.1.3.1 Nivel de detección estimado
NDM estimado – Método PUJ
Concentración (ppm SO4-2)
Gráfico 8. Nivel de Detección del Método Estimado - Método PUJ
Según el Grafico 8, se encontró que la mínima concentración que da señal para el Método PUJ
fue de 0,5 ppm SO42-, es decir, se estimó que ésta concentración es la mínima detectable por el
método.
6.2.1.3.2 Nivel de detección calculado
La desviación estándar obtenida para los 7 patrones diarios (0,5ppm S042-), preparados por cuatro
días consecutivos fue de 0,3132, aplicando la siguiente ecuación:
NDM = 3,14s, (Wisconsin Department of Natural Resources, 1996)
Donde:
3,14 es el valor t obtenido con n-1 grados de libertad y un 99% de confianza.
s= desviación estándar
NDM = 3,14 * 0,3132 = 0.98 ppm SO42Por lo anterior, el nivel de detección calculado para el Método de la PUJ, es de 0,98 ppm SO42-,con
un 99% de confianza de ser diferente al blanco.
6.2.1.4. Blanco de Reactivos
En la medición de los blancos de reactivos se encontró que la lectura de absorbancia después de
realizado el método fue de 0,000, sin embargo, durante las lecturas posteriores del blanco la
turbidez se desestabiliza, es decir, la señal generada es superior a 0,000.
- 31 -
6.2.1.5. Blanco enriquecido en el laboratorio (BEL)
Para la determinación de la concentración de blancos enriquecidos, se tomó como valor de
concentración, el punto medio del intervalo de linealidad (20 ppm SO42-), dado que es
precisamente este rango, en donde estadísticamente se propone que existe la menor
incertidumbre, es decir un mayor grado de confianza (Miller J., 2002).
Gráfico 9. Carta de Exactitud - BEL- Método PUJ
Como lo muestra el Gráfico 9, los porcentajes de recuperación del Blanco Enriquecido de
Laboratorio, se encuentran en un rango de 82 – 116%, cumpliendo con las condiciones de
aceptación establecidas para este trabajo (80 – 120%), además se observa que los datos tienen un
comportamiento normal ya que se encuentran dentro de los límites de alerta y de control,
indicando que las causas de las variaciones entre estos son comunes o aleatorias, es decir, son
inherentes al proceso. Como se puede ver en la gráfica, el dato correspondiente al ensayo número
4 está muy cerca al límite de control superior, a pesar de ello se debe considerar que las
mediciones posteriores estuvieron dentro de los límites de aceptación, indicando que dicha
situación no es representativa para determinar que el proceso está fuera de control, además,
según la Western Electric Corp, la probabilidad de que un punto más allá de la zona de control
indique que el sistema este descontrolado es del 0.3%.
6.2.1.6. Matriz enriquecida en el Laboratorio (MEL)
En esta parte del trabajo se pretendió determinar la influencia de la matriz (agua de grifo del
Acueducto de Bogotá), respecto a la determinación del analito presente en solución, analizando si
la matriz modifica el porcentaje de recuperación de sulfatos.
Para analizar el efecto matriz en la recuperación del analito, primero hay que conocer la
concentración real de la muestracon la que se preparó la Matriz Enriquecida.
Gráfico 10. Curva de adición estándar- Método PUJ
La concentración de la solución del Gráfico 10, se determina por extrapolación en la curva,cuando
el valor de y es a igual 0. Este método se utiliza cuando la concentración de analito es muy baja y
es necesario ampliar la señal, utilizando soluciones más concentradas.
En este caso, para la matriz de agua de grifo se obtuvo una concentración de 3,4 ppm SO42.
Como se puede apreciar en el Gráfico 11, los datos no sobrepasan los niveles de alerta ni los
niveles de control, sin embargo los correspondientes a los ensayos 13 y 16 están cercanos a los
limites de alerta, para que el proceso no se descontrole, se tomaron acciones preventivas, es
decir, en ese día de ensayo se leyó nuevamente la muestra y se verificó que no estuviera por fuera
de los límites establecidos.
Por otro lado, los porcentajes de recuperación para la matriz se encuentran dentro de los rangos
establecidos (80-120%), aunque están dentro del rango de aceptación, el hecho de tener una
recuperación del analito por encima del 100% significa que hay una recuperación más alta de
sulfato total de la esperada, por lo cual se puede pensar las pipetas y los vasos pudieron entregar
o retener volúmenes ligeramente distintos de los que indica su graduación. Se puede considerar
que el espectrofotómetro también está sujeto a errores sistemáticos instrumentales que
provienen de diversas fuentes, como por ejemplo, las variaciones de voltaje en diferentes días del
muestreo.
- 33 -
Gráfico 11. Carta de exactitud - Matriz enriquecida- Método PUJ
6.2.1.7 Duplicado de la matriz enriquecida (MEL)
En el duplicado de la matriz enriquecida, se pretendió analizar la precisión de la determinación.
Gráfico 12. Carta de Precisión - Duplicado MEL - Método PUJ
De acuerdo al Gráfico 12, los ensayos 13, 18 y 29 muestran una desviación por encima del límite
medio; la precisión de los mismos no está fuera de los límites de control establecidos, de igual
forma no existe una tendencia alrededor de la línea media, por lo que se pude concluir que el
sistema se encuentra dentro de los límites de control.
Si por el contrario estos puntos se encontraran por fuera del límite de control superior, se debería
preparar de nuevo los duplicados, aplicarles el método, calcular la amplitud e incluir de nuevo el
resultado en la carta de control.
6.2.1.8. Demostración inicial de la capacidad (DIC)
Tabla 2. Demostración inicial de la capacidad - Método PUJ
Considerando los criterios de exactitud de acuerdo con el valor del patrón utilizado y aplicando las
ecuaciones 4 y 6 (ver anexo B), se tienen los siguientes resultados:
Tabla 3. Análisis de exactitud y precisión de la DIC para el Método PUJ
La Tabla 3 señala que los valores de %Er no son superiores al 5% es decir, que el método es exacto
para ambos analistas. Por otro lado, el %DER no sobrepasa el 5% lo que significa que el método
es preciso. El analista 1 es más exacto que el analista 2, ya que los % Er son menores
respectivamente. Referente a la precisión, se puede considerar que el analista 1 y el analista 2 son
muy precisos en sus mediciones, se evidencia las destrezas de los mismos y su competencia por
producir resultados confiables, precisos y exactos
6.2.1.9. Demostración en marcha de la capacidad del método “ongoing”
Los análisis realizados durante el transcurso del trabajo experimental se detallan así:
- 35 -
Tabla 4. Demostración en marcha de la capacidad - Método PUJ
Concentración
teórica (mg
SO4-2/L)
20
20
20
20
Absorbancia
420 nm
0.083
0.077
0.093
0.083
Concentración
estimada (mg
SO4-2/L)
19.8
19.5
19.7
19.8
%Er
%DER
1.82
1.11
1.41
1.82
1.33
1.81
1.72
1.33
Teniendo en cuenta el % DER y el %Er, se puede concluir que la capacidad del método no varía, y
que dichos parámetros de control de calidad, se mantienen dentro del rango de aceptación (5%).
6.2.1.10 Análisis de Muestras
Gráfico 13. Carta de Exactitud - Muestras agua de grifo - Método PUJ
Gráfico 14. Carta de precisión - Muestras agua de grifo - Método PUJ
- 37 -
ElGráfico 13indica
indica que el proceso de medición utilizado para la lectura de las muestras se
encuentra controlado, ya que el comportamiento de los datos es aleatorio, y no se presentan
tendencias, ni agrupaciones de datos a un solo lado de la línea central, además los puntos se
mantienen dentro de los límites de alerta y de control. Esto se debe a que el Método PUJ presenta
una mejor estabilidad de la turbidez debido a la viscosidad de la Solución Acondicionadora
empleada (Anexo H).
En el Gráfico 14, se observa que existen puntos cercanos a los límites de alerta, esta situación se
pudo presentar debido a la agitación insuficiente de la muestra de agua almacenada, o a errores
sistemáticos instrumentales que provienen de diversas fuentes, como por ejemplo, las variaciones
de voltaje en diferentes días del muestreo; o la contaminación de las muestras con
concentraciones de sulfato a partir del material de vidrio, para lo cual se tomaron acciones
correctivas como la implementación de protocolos de lavado del mismo y la repetición del análisis
de las muestras.
6.2.2. MÉTODO DEL STANDARD METHODS
6.2.2.1 Curvas de calibración
-2
Concentración (ppm SO4 )
Gráfico 15. Curva de calibración del Método Standard Methods
Para realizar la curva de calibración, se realizó un promedio de las 30 curvas de calibración del
proceso de muestreo.
La curva de calibración muestra un intervalo lineal en un rango de concentración de 5 – 40 ppm
SO4-2. El coeficiente de determinación R2 = 0,997 es significativo para ajustar los datos a una
tendencia lineal. Esto se puede afirmar por el cálculo estadístico
estadístico de significancia del factor de
correlación (r) a continuación:
H0: r = 0, no hay correlación entre x y y
Hi: r ≠ 0, hay correlación entre x y y
Por contraste con la Prueba t (Ver Anexo B, Ecuación 8), para n = 9, se rechaza la hipótesis nula
(Ho),ya que tcalculado(48,23)
23) > ttabulado (2,365) con un 95% de confianza, por lo cual se concluye que
hay correlación entre las variables concentración y absorbancia, y que la tendencia es adecuada de
acuerdo con los datos (APHA, 2005).
Residuales vs Concentración – Método Standard Methods
Concentración (ppm SO4-2)
Gráfico 16. Residuales vs Concentración - Método Standard Methods
En el Gráfico 16 se puede ver que los datos cumplen con los requisitos para considerar que el
modelo de línea recta es correcto, es decir, el número de residuales positivos es aproximadamente
igual a los negativos, los residuales están distribuidos aleatoriamente, los residuales tienen
aproximadamente el mismo valor absoluto y el gráfico no muestra una tendencia (Riu y Boqué).
Bo
6.2.2.2. Verificación de la calibración del Método del Standard Methods
Methods.
Gráfico 17. Carta de Exactitud - Verificación de la calibración - Método Standard Methods
- 39 -
Según el Gráfico 17, los datos no sobrepasan los niveles de alerta ni los niveles de control, sin
embargo los correspondientes a los ensayos 2, 3 y 12 están muy cercanos a los límites de alerta, es
necesario tomar acciones preventivas para que el proceso no se descontrole.
Por otro lado, los porcentajes de recuperación se encuentran dentro de los rangos establecidos
(80 -120%), aunque están dentro del rango de aceptación, el hecho de tener una recuperación del
analito por encima del 100% significa que hay una recuperación más alta de sulfato de la esperada,
por lo cual se puede pensar que hay errores por parte de los analistas en cuanto a la aplicación del
método. Estos errores durante el tiempo de muestreo se identificaron y se corrigieron: limpieza
periódica del pipeteador y lavado del material volumétrico utilizado, los cuales pudieron retener
volúmenes de sulfato, y contaminar las muestras y patrones analizados posteriormente.
6.2.2.3 Nivel de detección del método
6.2.2.3.1. Nivel de detección estimado
Gráfico 18. Nivel de Detección Estimado- Método Standard Methods
Según el Gráfico 18, se encontró que la mínima concentración que da señal para el Método
Standard Methods fue de 0,5 ppm SO42-, es decir, se estimó que esta concentración es la mínima
detectable por el método.
6.2.2.3.2. Nivel de detección calculado
La desviación estándar obtenida para los 7 patrones diarios (0,5ppm SO42-), preparados por cuatro
días consecutivos fue de 0,3155, aplicando la siguiente ecuación:
NDM = 3,14s,(Wisconsin Department of Natural Resources, 1996)
Donde:
3,14 es el valor t obtenido con n-1 grados de libertad y un 99% de confianza.
s= desviación estándar de los blancos de reactivo
NDM: 3,14 * 0,3155 = 0.99 ppm SO42Por lo anterior, el nivel mínimo de detección calculado para el Método del Standard Methods, es
de 0,99 ppm SO42-, con un 99% de confianza de ser diferente al blanco, valor que se aproxima al
NDM reportado (1 ppm SO42-) (APHA, 2005).
6.2.2.4 Blanco de Reactivos
En la medición de los blancos de reactivos se encontró que la lectura de absorbancia después de
realizado el método fue de 0,000, sin embargo, durante las lecturas posteriores del blanco la
turbidez se desestabiliza, es decir que la señal generada es superior a 0,000.
6.2.2.5. Blanco enriquecido en el laboratorio (BEL)
Para la determinación de la concentración de blancos enriquecidos, se tomó como valor de
concentración, el punto medio del intervalo de linealidad reportado en la literatura (20 ppm SO42-),
dado que es precisamente este rango, en donde estadísticamente se propone que existe la menor
incertidumbre, es decir un mayor grado de confianza (Miller J., 2002).
- 41 Gráfico 19. Carta de Exactitud - BEL- Método Standard Methods
Como lo muestra el Gráfico 19, los porcentajes de recuperación del Blanco Enriquecido de
Laboratorio, se encuentran en un rango de 83 – 112%, cumpliendo con las condiciones de
aceptación establecidas para este trabajo (80 – 120%), además los datos se encuentran dentro de
los límites de alerta y de control; sin embargo, se puede ver que los datos 4, 5, 6 y 9 están muy
cercanos al límite de alerta superior; pero no se salen de los limites, por lo cual el método está
controlado, de lo contrario se deberían tomar medidas correctivas.
6.2.2.6. Matriz enriquecida en el Laboratorio (MEL)
Para analizar el efecto matriz en la recuperación del analito, primero hay que conocer la
concentración real de la muestracon la que se preparó la Matriz Enriquecida, por lo tanto, se
realizó una curva de Adición Estándar para determinar la concentración de Sulfato en la muestra.
Gráfico 20. Curva de Adición- MEL- Standard Methods
La influencia de la matriz en la recuperación de sulfato permitió la recuperación total del analito,
sin causar una disminución o aumento de la respuesta instrumental del analito debido a la
presencia de otros componentes, razón por la cual se puede afirmar que no existen interferentes
en la matriz que disminuyan el porcentaje de recuperación.
En este caso, para la matriz de agua de grifo se obtuvo una concentración de 3,0 ppm SO42-.
Aunque los porcentajes de recuperación están dentro del rango de aceptación (80-120%), (Gráfico
21), el hecho de tener una recuperación del analito por encima del 100% significa que hay una
recuperación de sulfato total más alta de la esperada, por lo cual se puede pensar que hay errores
por parte de los analistas en cuanto a la preparación de la matriz. Por otra parte, el valor obtenido
para el ensayo 3 se ubica fuera del límite de alerta superior, posiblemente el material volumétrico
utilizado contenía trazas de sulfato de los ensayos anteriores, por lo cual se tomaron acciones
preventivas para evitar el descontrol del proceso como es el caso del protocolo de lavado del
material volumétrico.
Gráfico 21. Carta de Exactitud - MEL- Método Standard Methods
6.2.2.7.
Duplicado de la matriz enriquecida (MEL)
En el duplicado de la matriz enriquecida, se pretendió analizar la precisión de la determinación.
Gráfico 22. Carta de precisión - Duplicado MEL- Método Standard Methods
De acuerdo al Gráfico 22, los ensayos 13, 18 y 29 muestran una desviación por encima del límite
medio; la precisión de los mismos no está fuera de los límites de control establecidos, de igual
forma no existe una tendencia alrededor de la línea media, por lo que se pude concluir que el
sistema se encuentra dentro de los límites de control.
- 43 -
6.2.2.8. Demostración inicial de la capacidad
Tabla 5. Demostración inicial de la capacidad - Método Standard Methods
Analista 1
Analista 2
Analista 1
Analista 2
Patrones
Concentración
Concentración
Concentración
Concentración
ppm
Absorbancia
Absorbancia
Absorbancia
Absorbancia
estimada ppm
estimada ppm
estimada ppm
estimada ppm
SO4
420 nm
420 nm
420 nm
420 nm
SO4
SO4
SO4
SO4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
0,042
4,9
0,038
5,2
0,041
5,1
0,035
5,1
10
0,079
9,6
0,079
10,3
0,075
9,8
0,072
10,0
15
0,122
15,1
0,118
15,3
0,111
14,8
0,105
14,3
20
0,162
20,1
0,152
19,6
0,151
20,4
0,147
19,9
Considerando los criterios de exactitud de acuerdo con el valor del patrón especificado y aplicando
las ecuaciones 4 y 6 (ver Anexo B), se tienen los siguientes resultados:
Tabla 6. Análisis de exactitud y precisión de la DIC para el Método Standard Methods
Analista 1
Patrones ppm SO4
0
5
10
15
20
Analista 2
% Er
% DER
% Er
% DER
0
0,1
2,9
0,5
1,2
0
2,3
1,4
1,2
0,9
0
2,1
1,5
1,3
1,3
0
1,3
2,6
4,5
1,2
La Tabla 6 señala que los valores de %Er no son superiores al 5% es decir, que el método es exacto
para ambos analistas. Por otro lado, los valores obtenidos para %DER no sobrepasan el 5% lo que
significa que el método es preciso. El analista 1 es más exacto que el analista 2, ya que los % Er son
menores respectivamente. Referente a la precisión, se puede considerar que de igual manera el
analista 1 es más preciso en sus mediciones que el analista 2, sin embargo se evidencia las
destrezas de ambos y su competencia por producir resultados confiables, precisos y exactos.
6.2.2.9. Demostración de la capacidad en marcha “ongoing”
Los análisis realizados durante el transcurso del trabajo experimental se detallan en la tabla que se
presenta a continuación:
Tabla 7. Demostración de la capacidad en marcha - Método Standard Methods
Concentración
teórica (mg SO42
/L)
20
20
20
20
Absorbancia 420
nm
0.193
0.153
0.112
0.117
Concentración
estimada (mg
SO4-2/L)
19.7
19.5
19.5
19.8
%Er
%DER
1.41
1.11
1.11
1.82
1.72
1.81
1.81
1.33
Como se observa en la Tabla 7, el % DER y % Er permiten concluir que la capacidad del método no
varía, ya que dichos parámetros de control de calidad, se mantienen dentro del rango de
aceptación
(5%).
- 45 -
6.2.2.10. Análisis de muestras
Gráfico 23. Carta de exactitud - Muestras analizadas - Método Standard Methods
Gráfico 24. Carta de precisión - Muestras analizadas - Método Standard Methods
En el Gráfico 23 se puede ver la presencia de cuatro grupos diferentes de datos, lo cual se debe
probablemente al cambio de analista o de la solución Buffer B utilizada para las determinaciones, para la
cual la turbidez formada se puede desestabilizar principalmente por la alta presión de vapor del ácido
acético/acetato, que con el tiempo transcurrido a partir de la preparación del Buffer puede disminuir su
concentración.
En los tres primeros grupos de datos, se observan agrupaciones a cada lado de la línea central y puntos
cercanos a los límites de control, mostrando un estado de descontrol en el proceso, sin embargo, los
datos correspondientes al último grupo, tienen una distribución aleatoria alrededor de la línea central,
no presentan tendencias y no se salen de los límites de alerta, ni de los límites de control; permitiendo
concluir que hacia el final de las determinaciones los resultados obtenidos fueron más precisos y el
proceso fue controlado.
El Gráfico 24 muestra datos con comportamiento aleatorio y distribuidos alrededor de la línea central,
sin embargo, se observan puntos cercanos y por encima del límite de control superior; como ya se ha
explicado, se implementaron las medidas correctivas necesarias (protocolos de lavado del material
volumétrico, limpieza del pipeteador, agitación de la muestra) y se retomó el control del proceso.
7. COMPARACION DE LOS MÉTODOS
Tabla 8. Comparación de los resultados obtenidos para cada método
Parámetros Evaluados
Método Standard Methods
Método PUJ
Intervalo lineal
0,0 – 40.0 ppm SO42-
0,0 – 40.0 ppm SO42-
Sensibilidad
0,0066 L/mg SO42-
0,0052 L/mg SO42-
Nivel mínimo de detección
0,99 ppm SO42-
0.98 ppm SO42-
% recuperación Blanco enriquecido
96%
92%
Matriz de agua de grifo
3.0 ppm SO42-
3.4 ppm SO42-
% recuperación de la matriz
98%
96%
Exactitud
1.36%
1.54%
Precisión
1.67%
1.55%
En la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos para cada uno de los métodos evaluados con el fin de
compararlos y determinar cuál es el más apropiado para el uso en el Laboratorio. Para ambos métodos
se obtuvo un intervalo lineal de 0,0 a 40.0 ppm SO42-, y valores aceptables en cuanto a precisión y
exactitud. Sin embargo, se obtuvo que el Método del Standard Methods presenta
pre
una mayor
sensibilidad, mayores porcentajes de recuperación para el blanco y la matriz enriquecida en el
laboratorio, y mayor exactitud. Para ell Método PUJ se obtuvo una mejor precisión, a pesar de ello, a
continuación se realizará una prueba F para comparar los métodos de acuerdo a este parámetro.
En la prueba F se contrastan las varianzas de los resultados de las muestras. Esta herramienta est
estadística
es útil para comparar la precisión de diferentes métodos, considera el cociente
cociente de las dos varianzas
muestrales;
ales; siempre varianza mayor/varianza menor según la Ecuación (9):
(9)
48
Tabla 9. Prueba F para la comparación del Método PUJ y Método del Standard Methods
Método Standard Methods
Método PUJ
Método 1
Método 2
Desviación Estándar
0,982
0,608
Varianza
0,965
0,369
Parámetros
Este es el caso donde se debe utilizar el contraste de una cola, ya que solo nos interesa si el método
propuesto es más preciso que el método patrón. Para los dos métodos fueron evaluadas 150 muestras,
por tanto el número de grados de libertad es 149 en cada caso. El valor crítico de F149, 149 = 161,4. Ya que
el valor calculado de F (2,614) no excede a éste, la varianza del método patrón (Standard Methods) es
significativamente menor que la del método propuesto (PUJ)
(PUJ), es decir, el método propuesto es menos
preciso (Miller, 2002).
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•
•
•
•
•
•
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran la importancia de llevar a cabo procesos de
aseguramiento de calidad e implementación de Buenas Prácticas de Laboratorio dentro de los
laboratorios de ensayo, ya que éstos permiten poner a prueba los métodos de trabajo utilizados
por el laboratorio y la calidad de los resultados emitidos.
Los procesos de registro involucrados con la verificación de la calibración de equipos (fichas de
registro e instructivos de manejo) son determinantes para realizar la trazabilidad a los datos
obtenidos, con el fin de establecer las causas por las cuales se presentaron errores y tomar
acciones correctivas frente a las mismas.
El análisis a las metodologías utilizadas y la habilidad de los analistas para desarrollarlas emitió
resultados favorables, ya que se identificaron las causas de los errores en las mediciones, lo cual
permite plantear acciones correctivas y preventivas con el fin de implementarlas dentro del
proceso y mejorar la calidad de los resultados emitidos.
Teniendo en cuenta que en la evaluación del blanco de reactivos se determinó que éste se
desestabiliza con el paso de tiempo entre la lectura inicial y lecturas posteriores, es de vital
importancia desarrollar un procedimiento para establecer el tiempo durante el cual la turbidez
es estable y de esta manera evitar errores en las mediciones de las muestras y los estándares
utilizados.
El método del Standard Methods muestra mejores resultados,en cuanto a los parámetros de
calidad evaluados, que el método de la PUJ, por lo tanto se recomienda su implementación en el
laboratorio.
Se determinó que la recta de calibración obtenida para el método PUJ y para el método del
Standard Methods tiene gran validez de acuerdo con su linealidad y grado de ajustes. Se
recomienda utilizar la herramienta para determinar los puntos residuales de una recta.
50
9. PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD DEL METODO TURBIDIMETRICO MÉTODO TURBIDIMETRICO
PARA LA DETERMINACIÓN DE SULFATOS EN AGUAS POTABLES
ACTIVIDAD
PERIOCIDAD
Calibración de los equipos
1 vez cada 6 meses
Verificación de la
calibración del
Espectrofotómetro
Longitud de onda: NiSO 4·6H2 O
(20g/100mL) en HCl (1%v/v)
1 vez por día
Exactitud: K2Cr2O 7 (3,03
mg/dL) en KOH (0,05N),
CuSO 4·5H2 O (2g/dL) en
H2SO 4 (1% v/v)
1 vez por semana
Linealidad: K2Cr2O7 (3,03
mg/dL) en KOH (0,05N)
1 vez por mes
Calibración inicial del método
1 vez al día o cuando se cambie de
reactivos
Verificación de la calibración del método
1 vez cada 10 lecturas de muestra
Determinación del nivel mínimo de detección (NMD)
1 vez antes de iniciar la
lectura de muestras, por un
periodo de 4 días
Demostración inicial de la capacidad (DIC)
1 vez antes de iniciar la
lectura de muestras
Blanco de reactivos
1 vez cada v ez que se realice curva de
calibración
Blanco enriquecido en el laboratorio (BEL)
1 vez cada 20 muestras leídas
Matriz enriquecida de laboratorio y su duplicado
1 vez cada 5 muestras leídas
Demostración de la capacidad en marcha “ongoing”
1 vez por mes o según la duración del
control
10. BIBLIOGRAFIA
APHA, 2005. Standard Methods for the examination of water and wastewater. 21th edition.
BENITEZ, N. 1999. Validación de métodos analíticos. Departamento de Química. Universidad del Valle, p.
74
BESTERFIELD, D. 1994. Control de Calidad. Prentice Hall. Cuarta Edición, p. 72- 77.
CLAVIJO, DIAZ, A. 2002. Fundamentos de química analítica. Equilibrio iónico y análisis químico,
Univerisdad Nacional, Segunda edición, Bogotá.
DE LANDETA, M.C.; ANDÉRICA, D. 2005. Introducción al aseguramiento de la calidad en laboratorios
analíticos. Universidad Nacional de Luján. Departamento de Ciencias Básicas, p. 1-16
GARCÍA, R.; RODRÍGUEZ, J.; RUÍZ, R.; CHÁVEZ, J.; SERRANO, M. 2006. Determinación de Sulfatos en aguas
y su importancia en la Ingeniería Ambiental. Segundo Foro Académico Nacional de Ingenierías y
Arquitectura. Facultad de Ingeniería Civil. UMSNH. México.
GRANT, E., LEAVENWORTH, R. 1996. Control Estadístico de la Calidad. CECSA, México. Segunda edición,
p. 56-60
ISO/IEC 17025:2005. Norma Internacional. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios
de ensayo y de calibración. Segunda edición.
LORENZO, M., RABADÁN, M.T., SANZ, S. 2006. Introducción a las técnicas de análisis instrumental.
Análisis Químico. 1º Ciencia y Tecnología de Alimentos. Curso2006-2007.
MARTINEZ, L.; CHANG, A. 2004. Validación de un método analítico alternativo para la cuantificación de
hidralazina en un inyectable de 20mg/mL. Revista Cubana de Farmacia, V.38 No.1
MILLER J. 2002. Estadística y Quimiometria para Química Analítica. Editorial Prentice Hall. España. Cap.
1-5.
MONTGOMERY, Douglas. 1991. Control estadístico de la calidad. Grupo editorial IberoAmerica. México,
p. 92.
PRICHARD, E. 1995. Quality in the Analytical Chemistry Laboratory. England. John Wiley & Sons Ltd.
RIU, J.; BOQUÉ, R. Calibración lineal.Departamento de Química Analítica y Química Orgánica. Instituto de
Estudios Avanzados. Universitat Rovira I Virgili. Pl. Imperial Tárraco, 1. 43005-Tarragona, España.
SKOOG, D.A.; LEARY, J.J.; 1993. Análisis Instrumental. Cuarta edición. Editorial McGraw-Hill.
Interamericana de España.
52
STANIER, R.; INGRAHAM, J.; WHEELIS, M.; PAINTER, P. 1996. Microbiología. Segunda Edición. Reverté.
S.A. España, p. 592.
WESTERN ELECTRIC CORP. 1956. Statistical Quality Control Handbook, AT&T Technologics, Indianapolis
WISCONSIN DEPARTMENT OF NATURAL RESOURCES. 1996. Analytical Detection Limit Guidance &
Laboratory Guide for Determining Method Detection Limits. Laboratory Certification Program.
11.
ANEXOS
54
ANEXO A
1. PRACTICAS DE CONTROL DE CALIDAD
El control de calidad es un conjunto de medidas dentro de la metodología de análisis de una muestra,
que permiten asegurar que el proceso está en estado de control, es decir, es el mecanismo establecido
para controlar errores (Prichard et al. 1995).
Ejecución del estudio: Un plan debe incluir el qué hacer, cómo hacerlo y por qué es necesario. El plan ha
de mantenerse actualizado. Todos los datos generados durante el ensayo deben ser registrados. La
corrección de errores debe estar documentada, cualquier corrección debe ser claramente llevada a cabo
y firmada. (Clavijo, 2002, p.11).
Informe de los resultados del estudio: Se debe entregar un informe que muestre todos los resultados de
acuerdo con el plan, una evaluación estadística y un resumen. (CLAVIJO DÍAZ, A. 2002). Dentro de las
prácticas de control de calidad que se utilizarán en el desarrollo de este trabajo se encuentran:
1.1 Control de calidad inicial
a) Demostración inicial de la capacidad (DIC): Al realizar la DIC, se pretende verificar las habilidades
y destrezas del analista frente al método. Es indispensable que la DIC se determine al menos una
vez por cada analista antes de empezar el análisis de cualquier muestra y repetir el
procedimiento periódicamente para demostrar la habilidad con el método analítico. La DIC
confirma la competencia de los analistas, al generar resultados analíticos que demuestren la
precisión y sesgo dentro de los límites aceptables representativos del método analítico (APHA,
2005).
Igualmente, es usada para demostrar que las modificaciones aplicadas al métodopor parte del
laboratorio, producirán resultados tan precisos y exactos como losresultados obtenidos por el método
de referencia.
b) Demostración en marcha de la capacidad del método “ongoing”: Esta demostración en marcha
de la capacidad del método, referida algunas veces como “muestra de control del laboratorio”,
“estándar de control del laboratorio” o “blanco enriquecido en el laboratorio”, se usa para
asegurar que el laboratorio se mantiene en control durante el período de análisis de lasmuestras
(APHA, 2005).
c) Nivel de detección del método (NDM): El NDM se debe determinar para cada analito y antes de
analizar las muestras. Existen diferentes términos que son usados para definir el nivel de
detección:
•
Nivel de detección instrumental (NDI): Es la concentración a la que se obtieneuna señal mayor a
tres veces la desviación estándar del promedio del nivel deruido o la que puede ser determinada
por la inyección de un estándar queproduzca una señal que es cinco veces la relación señalruido. Es usado paraestimar la concentración del analito o cantidad en un extracto necesaria
paraproducir una señal que permita calcular un NMD estimado.
•
Nivel mínimo de detección (NMD): Es la concentración del analito en agua grado reactivo que
produce una señal dos veces mayor que el promedio del análisis del blanco.
•
Nivel de detección del método (NDM): Es la concentración del analito de interés que,
habiéndose procesado completamente el método, produce una señal con un 99% de
probabilidad de ser diferente al blanco.
•
Nivel de cuantificación (NC)/nivel mínimo de cuantificación (NMC): Es la concentración del
analito que produce una señal suficientemente mayor a la del blanco y que puede ser detectada
dentro de los niveles especificados por laboratorios validados durante las condiciones rutinarias
de operación.Típicamente es la concentración que produce una señal diez veces mayor que la
señal del blanco del agua grado analítico.
Es conveniente determinar el NMD anualmente para cada método y categorizar lasmatrices más
comunes. Cuando se realice un nuevo análisis o cuando el hardwaredel instrumento o las condiciones
operacionales del método se modifiquen, se debeverificar el NMD. Para la determinación del NMD, las
muestras se deben analizaren un tiempo no mayor de 3 – 5 días, con el fin de generar un valor real y
espreferible usar un conjunto de datos de varios analistas en lugar de datos de un soloanalista (APHA,
2005).
d. Rango dinámico (RD) o intervalo de trabajo:El rango dinámico se debedeterminar antes de
emplear un nuevo método; es decir, el rango de concentraciónsobre el cual el método tiene una
respuesta incremental (lineal o de segundo orden),para cada analito. Esto se hace analizando varias
soluciones estándar de la gamade interés.
Es necesario tomar medidas en el extremo bajo y alto del rango de calibración paradeterminar la
conveniencia del método. La instrumentación analítica, con opcionesde ajuste de curvas, puede
permitir la utilización de instrumentos de respuesta nolineal (APHA, 2005).
1.2 Calibración
La calibración es una actividad directamente relacionada con las característicasesenciales de los
resultados experimentales y más concretamente con la exactitud.
No sólo forma parte de la etapa de medida del proceso analítico, sino que ademásdeberá tenerse en
cuenta en definición del modelo experimental, en la planificacióndel trabajo en el laboratorio, en la
evaluación interna y externa del laboratorio, y enla presentación del resultado.
La calibración, es una operación de comparación entre la señal o respuesta delproblema, con la de un
patrón de calibración, o muestra de composición conocida.Se expresa en forma de un factor de
calibración, o con una serie de parámetrocorrespondientes a la función de una recta o curva de
calibración.El resultado de la calibración permite estimar los errores de los instrumentos osistemas de
medidas y modificar las marcas de las escalas.
56
1.3 Curva de calibrado normal
Existen dos etapas de calibración en el análisis cualitativo: la calibracióninstrumental y la calibración
metodológica. La calibración instrumental se realiza conestándares que no contienen el analito y se
emplea con el fin de asegurar el funcionamiento del instrumento empleado, mientras que la calibración
metodológicase realiza con estándares que contienen el analito, para establecer una relaciónentre las
características físico-químicas del analito y las señales del instrumento.
En un proceso analítico, se relacionan la señal y características del analito, demanera que la calibración
se realiza al obtener la señal de respuesta como funciónde la concentración conocida del analito. Se
representan los datos obtenidos y se obtiene la gráfica de la señal corregida frente a la concentración del
analito.
Normalmente, se espera que la gráfica tienda a una línea recta, donde a medidaque aumenta la
concentración, la señal de respuesta es mayor (pendiente positiva).En la curva de calibración lineal, la
pendiente está dada por la ecuación matemática:
y=mx+b
(1)
Siendo m la pendiente, x la concentración de analito e y la señal de respuesta.Antes de medir la señal de
la muestra, es preciso corregir la respuesta analíticaoriginal del instrumento con la medida de un blanco.
El blanco debe ser idéntico a lamuestra pero sin analito; (Lorenzo et al. 2006).
1.4 Método de Adición Estándar
Para la determinación de la concentración pueden ser utilizados distintos modos decalibración
dependiendo del analito y de la técnica instrumental usada. Así mismo, existen otros tipos de calibración
como el Método del Patrón Agregado ode Adición Estándar.
En este método se añaden a un volumen de muestra, cantidades conocidas y deconcentración creciente
del analito deseado, llevando a continuación a un volumenfinal.
Se construye el gráfico de la absorbancia medida por el instrumento enfunción de la concentración de
analito agregado; el intercepto de la recta extrapola al eje x, es igual a la concentración del problema en
el volumen final diluido.
Una forma equivalente de evaluar la concentración es utilizando la siguiente fórmula:
=
(2)
Figura 1. Recta de calibración con adición de patrón. (Tomada de Lorenzo et al. 2006)
Donde:
Xi: concentración problema
b : pendiente de la recta con adición de patrón
a : intercepto en el eje y
Vp: volumen de la solución patrón que se adicionó a las muestras
Vi: volumen de muestra utilizado
1.5 Calibración inicial
La calibración inicial se usa para la cuantificación de la concentración de un analitoen las muestras. Se
efectúa una verificación de la calibración para chequear lacalibración inicial, pero no para la
cuantificación de una muestra. La calibracióninicial se debe repetir diariamente o en el caso de que el
criterio de aceptación de laverificación de la calibración no sea satisfecho. Para efectuar esta calibración,
esnecesario seleccionar el estándar de calibración que corresponda con lasconcentraciones esperadas de
la muestra y que esté dentro del intervalo lineal delmétodo. El coeficiente de correlación lineal o no
lineal apropiado para la respuestadel instrumento vs concentración estándar, debe ser mayor o igual a
0,995.
1.6 Verificación de la calibración
Es la confirmación periódica de que la respuesta del instrumento no ha cambiadosignificativamente
desde la calibración inicial. Esta verificación se realiza analizandoun punto medio del estándar de
calibración y el blanco de la calibración, al principioy final de la utilización de la muestra, de manera
periódica (normalmente despuésde cada conjunto de diez muestras). Si el resultado de la verificación se
encuentrapor fuera del 90 al 110% de la concentración esperada, indica un problemapotencial. Si una
determinación del estándar se encuentra fuera de 80 a 120% de laconcentración esperada,
inmediatamente hay que detener los análisis de la muestrae iniciar las acciones correctivas (APHA,
2005).
1.7 Control de calidad de un método específico
a. Blanco del método (BM): Un blanco del método, también conocido como blanco de reactivos, es una
porción de agua grado analítico que contiene todos los reactivos utilizados en el método, sin estar
presente el analito de interés, y es tratada exactamente como la muestra, incluyendo materiales,
procedimientos medición con el equipo. El BM es usado para restar la sensibilidad que tenga el método,
hacia sustancias diferentes al analito.
En el BM no debe estar presente ningún analito de interés. Cuando las mediciones del BM se encuentren
sobre el NMD, se deben tomar acciones correctivas. Es importante incluir un mínimo de un BM por cada
conjunto de 20 muestras o menos (APHA, 2005).
b. Blanco enriquecido en el laboratorio (BEL): El blanco enriquecido por ellaboratorio (también
llamado blanco “spike”) es un blanco de reactivos que ha sido enriquecido con una concentración
conocida de analito. Es empleado para evaluarel desempeño de rutina del laboratorio y la
recuperación del analito en una matrizlimpia (APHA, 2005).
c. Duplicados: Es necesario usar duplicados de las muestras de concentracionesmedibles para
determinar la precisión del proceso analítico. Se seleccionan al azarlas muestras de rutina que van a
ser analizadas dos o tres veces. Se procesanmuestras independientes por duplicado, realizándose
todo el proceso analíticodesde la preparación de la muestra. Se debe incluir mínimo un duplicado
por cadatipo de matriz con cada conjunto de 20 muestras o menos (APHA, 2005).
58
d. Matriz enriquecida en el laboratorio (MEL)/ Duplicado de la MEL: Es unvolumen de muestra a la
cual se le agrega un volumen con concentración conocidadel analito de interés. Para evaluar la
precisión del método, se emplea la MEL y suduplicado. En el procedimiento es necesario usar la MEL
y duplicado de la MEL delmétodo al ser influenciado por una matriz especifica (APHA, 2005)
2. Parámetros de calidad de un método
2.1 Precisión: Determina la dispersión de la medida alrededor del valor central, midiendo la
concordancia entre ensayos individuales aplicados a muestras separadas e idénticas.
La precisión se materializa en los errores aleatorios o indeterminados debidos alazar. La precisión de un
resultado individual se define como la diferencia entre estey la media aritmética, lo que coincide con el
error sistemático.
La precisión se divide en dos categorías:
2.1.1 Repetibilidad: Es la dispersión de resultados de ensayos mutuamenteindependientes, utilizando el
mismo método aplicado a alícuotas de la mismamuestra, en el mismo laboratorio, por el mismo
operador, usando el mismoequipamiento en un intervalo corto de tiempo. Es una medida de la varianza
y unreflejo de la máxima precisión que el método pueda alcanzar.
2.1.2 Reproducibilidad: Es la dispersión de resultados de ensayos mutuamenteindependientes, utilizando
el mismo método aplicado a alícuotas de la mismamuestra en diferentes condiciones: distintos
operadores, diferente equipamientodiferentes laboratorios (Lorenzo et al. 2006).
2.2 Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado de una determinación (xi) o la media de n
resultados y el valor verdadero del analito en la muestra en cuestión. La exactitud se caracteriza
matemáticamente por el error sistemático, que es la diferencia entre el resultado experimental y el
resultado real. Se puede expresar de forma absoluta o relativa.
Error absoluto (Ea)= ̅ − % Error relativo (Er):
̅ × 100
(3)
(4)
Donde:
̅ = Promedio o Media de los datos experimentales
= Valor teórico
Los errores sistemáticos son debidos a alteraciones operacionales, presencia deinterferencias, filtración
no completa, contaminación.Los métodos analíticos pueden dividirse en tres grupos según la magnitud
de suserrores relativos:
a. Resultado experimental se encuentra dentro del 1% del resultado correcto, elmétodo analítico
es sumamente exacto.
b. Errores relativos situados entre 1% y 5% son métodos moderadamente exactos.
c. Errores relativos superiores a 5% son métodos de baja exactitud (Lorenzo et al.2006).
Aunque los errores relativos superiores a 5% son métodos de baja exactitud, sepuede considerar que un
método analítico es razonablemente exacto si susresultados están dentro del ±10 % de variación,
siguiendo las indicaciones de Skoogy Leary (1995).
2.4 Desviación estándar (s): Sumatoria del cuadrado de las distancias de cada puntohasta la media.
Punto de inflexión de la campana de Gauss.
2.5 Desviación estándar relativa y porcentual SRy %DER: Dan una idea oestimación de la dispersión más
clara que la anterior ya que se refierendirectamente al resultado final.
La desviación estándar relativa se define como:
=
y la porcentual como:
% DER = 100 x SR
(7)
(8)
Un método es preciso cuando el valor de Desviación Estándar Relativa, no essuperior a 5% (Martinez et
al. 2004).
2.6 Sensibilidad: Respuesta del instrumento como resultado a cambios en la concentración. En las curvas
de calibración, corresponde a la pendiente de la curva.
En una curva de calibración lineal, la sensibilidad es siempre la misma y no va adepender de la
concentración, ya que para que se cumpla y = mx + b, lasconcentraciones deben tener una incertidumbre
insignificante.
Cuando la gráfica no se ajusta a una ecuación lineal, la sensibilidad de calibraciónno va a ser siempre la
misma ya que variará al cambiar la concentración del analito.Para obtener un buen modelo matemático
que defina a la curva de calibrado nolineal es preciso tener un número elevado de datos (Lorenzo et al.
2006).
3. Porcentaje de recuperación
El porcentaje de recuperación, es una forma de expresar la aproximación entre elvalor obtenido
experimentalmente y el valor teórico. El porcentaje de recuperacióndel analito debe ser lo más cercano
al 100%; matemáticamente se expresa como:
= !
%×
" #$
100
(9)
Donde:
X experimental: concentración de analito medida.
X aceptado: concentración inicial de analito adicionada en la muestra.
60
El criterio de aceptación para este trabajo experimental es de 80-120%.
4. Herramientas estadísticas para el control de la calidad
4.1 Cartas de control
Entre las más importantes herramientas en el control estadístico de la calidad seencuentra la gráfica o
carta de control, también llamada Gráfica de Shewart.Las gráficas de control son útiles para vigilar la
variación de un proceso en eltiempo, probar la efectividad de las acciones de mejora emprendidas y para
estimarla capacidad de un proceso.El uso de estos gráficos, posibilita el diagnóstico y corrección de
muchas dificultades presentes en un proceso, en donde no sólo es necesario mejorar la calidad sino
quetambién hay que reducir el desperdicio (Grant et al. 1996).
En el control estadístico de la calidad, se habla de un mejoramiento continuo; poresto, las gráficas de
control se deben utilizar en forma permanente para observar elcomportamiento del proceso, aún
cuando los resultados demuestren que se trata deun proceso estable, ya que se puede lograr mayor
uniformidad modificando elproceso básico a través de acciones correctivas (Besterfield, 1994).
Las cartas de control son importantes en el control estadístico de un proceso,porque:
- Evitan ajustes innecesarios al proceso. Una carta puede distinguir entre el ruido defondo y una
variación anormal. Si los analistas, hacen ajustes con base en pruebasno relacionadas con un programa
de cartas de control, harán énfasis en el ruido defondo y realizaran ajustes innecesarios. Estos últimos
pueden causar un deteriorodel funcionamiento del proceso.
- Proporcionan información para el análisis. Con frecuencia, el patrón de los puntosen la carta de control
contiene información diagnostica para un analista. Estainformación permite implementar un cambio en
el proceso que mejore surendimiento.
Proporcionan información acerca de la capacidad del proceso. La carta de controlofrece información
sobre el valor de parámetros importantes del proceso y de suestabilidad en el tiempo (Montgomery,
1991).
4.1.1 Cartas de Exactitud: Estas cartas se construyeron a partir del promedio y ladesviación estándar de
un número específico de mediciones del analito de interésque se habían realizado el mes anterior a los
análisis presentes en este documento.
Las Cartas incluyen los límites de alerta superiores e inferiores (LAS y LAI) y los límites de control
superiores e inferiores (LCS y LCI), que se determinan de la siguiente manera:
&' = () ± +,
&- = () ± .,
Donde:
X: es el promedio
s: es la desviación estándar
Los límites de confianza del 95% fueron empleados para LA y 99% para LC,según la APHA (2005).
Los resultados se ingresaron a la carta cada vez que la muestra de control decalidad fue analizada.
Estas cartas se crearon para: blancos de reactivos, estándares de verificación de calibración, blancos y
matrices enriquecidas en el laboratorio (BEL y MEL,respectivamente) y muestras.
4.1.2Cartas de Precisión: Estas cartas también se construyeron con base en elrango medio y la
desviación estándar de un número específico de mediciones delanalito de interés, empleando las
siguientes fórmulas:
RANGO MEDIO:
) = 0+ ,
/
Donde:
R Rango medio
D2Factor para línea central (Ver Tabla 1)
s Desviación estándar
LIMITE DE ALERTA:
Donde:
LA Límite de Alerta
2s Desviación estándar del rango
LIMITE DE CONTROL:
) ± +,1/2
&' = /
) ± .,1/2
&- = /
Donde:
LC Límite de Control
Además, en la Carta de Precisión se grafica subgrupo vs amplitud; el primero, hacereferencia al número
de análisis realizado, con un tamaño de muestra de 2 y, elsegundo, a la amplitud o rango de
concentración entre las réplicas o duplicados.
Las cartas de precisión se crearon solamente para los duplicados de las MEL’s ypara las muestras; los
resultados se ingresaron a la carta cada vez quelas muestras de control de calidad fueron analizadas.
El objetivo de un gráfico de control es establecer si un sistema se encuentra bajo control estadístico.
Para ello, se examina la localización de los puntos individuales en relación con los límites de alarma y de
control y la distribución de los puntos en torno a la línea central. Si admitimos que la distribución de los
datos es normal, la probabilidad de hallar un punto a cualquier distancia del valor medio podrá
determinarse a partir de la curva de distribución normal. Por ejemplo, los límites de control superior e
inferior de un gráfico de control de propiedad se establecen en ±3s y, si s es una buena aproximación de
62
σ, incluirán el 99.74% de los datos. Por tanto, la probabilidad de que un punto caiga fuera del LCS o del
LCI será de solo 0.26%. Cuando un punto supera un límite de control, la explicación más probable es que
se haya producido un error sistemático o que se haya deteriorado la precisión del proceso de medición.
En todo caso, se admite que el sistema esta fuera de control estadístico:
Regla 1: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando cualquier punto único
supera el LCS o el LCI.
Los límites de alarma superior e inferior, localizados en ±2s, solo pueden ser superados por el 5% de los
datos; por tanto.
Regla 2: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando dos de tres puntos
consecutivos se encuentran entre el LAS y el LCS o entre el LAI y el LCI. Cuando un sistema está bajo
control estadístico, los puntos de datos deben distribuirse aleatoriamente en torno a la línea central. La
presencia de una pauta de datos poco probable es otra indicación de que el sistema ha dejado de estar
bajo control estadístico.
Regla 3: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando un sistema de siete puntos
consecutivos se encuentra completamente por encima o por debajo de la línea central.
Regla 4: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando seis puntos consecutivos
muestran un valor creciente o decreciente. Los puntos pueden situarse a cualquier lado de la línea
central.
Regla 5: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando 14 puntos consecutivos
alternan valores superiores e inferiores. Los puntos pueden situarse a cualquier lado de la línea central.
Regla 6: Se considera que un sistema está fuera de control estadístico cuando se observa cualquier pauta
que evidencia falta de aleatoriedad (Harvey, 2002).
4.2 Análisis del factor r
El coeficiente de correlación r, establece un criterio de relación entre los datos y sutendencia, es decir,
entre más cercano esté el coeficiente a 1, se puede asegurarque la mayoría de la población tiene una
tendencia (lineal, logarítmica, polinomial,etc).
Para evaluar el coeficiente de correlación, se utiliza la Prueba t:
3=
||√6
√7 8
(10)
El valor de t calculado se compara con el valor tabulado al nivel de significanciadeseado, utilizando un
contraste t de dos colas y (n-2) grados de libertad. Lahipótesis nula en este caso es que no existe
correlación entre x e y. Si el valorcalculado de t es mayor que el valor tabulado, se rechaza la hipótesis
nula y seconcluye que existe una correlación significativa. Cuanto más cercano esté r de 1,se obtienen
valores más grandes de t (Benítez, 1999).
4.3 Cálculos en ensayos de colaboración
Una de las herramientas más comunes y de gran importancia para detectar ycorregir fuentes de error
debidas a una técnica particular de análisis, o a una fallaen el control de calidad dentro de un
laboratorio, es la participación en ejerciciosintercomparativos o interlaboratorios (Juran et al. 1997).
Los programas de prueba interlaboratorio se clasifican en pruebas de competencia,exámenes
interlaboratorios, muestras de verificación y programas “round-robin”. Enestos programas,
organizaciones externas a los laboratorios distribuyen lasmuestras para su análisis. Por lo general, son
programas de participación voluntaria,usados como parte de un sistema de acreditación o certificación
de los laboratorios,para evaluar su competencia técnica, o para elevar la calidad total del desempeñodel
laboratorio (Sánchez, 2004).
Los exámenes colaborativos son una forma especial de pruebas para evaluar eldesempeño del método
en condiciones reales de trabajo en varios laboratorios, pormedio de análisis de muestras homogéneas
cuidadosamente preparadas. Laparticipación en un programa de pruebas interlaboratorios puede
presentar muchasventajas, como: proporcionar un medio para comparar el trabajo del laboratorio conel
de otros laboratorios; estimular la autoevaluación y reducir los errores dellaboratorio; suministrar
evidencia externa de la calidad del desempeño analítico dellaboratorio y la competencia individual de los
analistas; y puede ser usada parareducir la frecuencia de pruebas interlaboratorios cuando se alcanzan
resultadosfavorables en pruebas de muestras interlaboratorios. Además, las pruebasinterlaboratorio
pueden ayudar a identificar necesidades de capacitación y cambiode procedimientos del laboratorio
(Sánchez, 2004).
Generalmente, los programas voluntarios de pruebas de competenciainterlaboratorios tienen una
organización o laboratorio coordinador que proporcionalas muestras que serán examinadas por los
laboratorios participantes. Este tipo deprogramas tiene las siguientes características (Sánchez, 2004):
• El laboratorio coordinador prepara las muestras homogéneas y distribuyeporciones a los laboratorios
participantes para su análisis (de 10 a 20laboratorios).
• La muestra puede o no estar acompañada por un método estándar. Si no seutiliza el método estándar,
normalmente se exige al laboratorio analista quedescriba el método usado.
• El laboratorio debe examinar las muestras dentro de un tiempo específico yenviar los resultados a la
organización patrocinadora a través del director dellaboratorio.
Cuando se concluye el trabajo experimental de un ensayo de colaboración y seenvían los datos al
organismo de evaluación, debe efectuarse el análisis estadísticode los resultados. Estos cálculos deben
revelar hasta qué punto la variación entrelos laboratorios participantes se debe a errores sistemáticos.
En caso de que losresultados sean deficientes, el hecho se comunica al laboratorio, al que se lepueden
hacer sugerencias para mejorar su desempeño (Sánchez, 2004).
Existen diferentes métodos para la evaluación de los resultados dados por losparticipantes, dependiendo
de la finalidad del estudio de intercomparación.Generalmente, se basan en el diagnostico gráfico y en
procedimientos de cálculosestadísticos como la media, la mediana, la desviación estándar de los
datosenviados, etc. Sin embargo, la complejidad de los métodos empleados dependemuchas veces del
número de muestras enviadas a los laboratorios (Juran et al.1997).
5. Principios de las BPL
Dentro de los principios de las BPL, los que se nombran a continuación son los másrelevantes para este
estudio:
64
a. Puesta a prueba de las instalaciones, la organización y el personal.
El director del departamento de aseguramiento de calidad, quien no estáinvolucrado en el trabajo de
laboratorio, debe asegurar la disponibilidad del personalcalificado y proporcionar su capacitación
apropiada. Deben aplicarse la seguridad ylas precauciones de salubridad. El director del estudio (el jefe
de laboratorio) es elresponsable del cumplimiento del trabajo y el reporte de los resultados. El
personalque realiza los ensayos y las determinaciones está obligado a ejercer seguridad enel trabajo
práctico y a cumplir con las precauciones de salud de acuerdo con su
propia iniciativa (Clavijo, 2002).
b. Programa de aseguramiento de calidad.
En el trabajo de laboratorio se requiere un documento de Programa deAseguramiento de Calidad, el cual
debe ser explicado a todo el personal. ElPrograma de Aseguramiento de Calidad debe cumplirse a
cabalidad, y losresultados deben reportarse directamente al gerente o al administrador de
lasinstalaciones por personal independiente (Clavijo, 2002).
c. Aparatos, materiales y reactivos.
Este principio cubre lo siguiente:
• Diseño de aparatos apropiados
• Capacidad adecuada
• Mantenimiento e inspección periódica
• Calibración periódica
• Reactivos etiquetados y su almacenamiento apropiado
• Sistema de ensayo
Los instrumentos que generen datos físicos o químicos deben ser adecuados(Clavijo, 2002). Por ejemplo
en los instrumentos espectrofotométricos, las celdasson una de las partes más importantes del sistema,
porque independientemente dela calidad del instrumento si la celda es de mala calidad, produce
dispersión de laluz y medidas o espectros muy pobres.
Por tal razón, se hace necesaria la calibración de los instrumentos del Laboratoriode Análisis, la cual
asegura que un sistema es apropiado para el uso que se deseadarle y que se desempeña de acuerdo con
las especificaciones dadas por elfabricante. Es decir, asegurarse de que el instrumento funciona
correctamente.Los distintos sistemas de calidad y/o requerimientosregulatorios requieren
variadosniveles y combinaciones de calificación, calibración, verificación y ensayos deadecuación del
sistema. Por ejemplo, la determinación de la exactitud de la longitudde onda con filtros de oxido de
holmio, o la calibración de una balanza analíticamediante el uso de pesas calibradas (De Landeta et al.
2005).
d. Sustancias de referencia y de ensayo
Se debe garantizar la correcta recepción de la muestra, la manipulación, elmuestreo y el
almacenamiento. Además, la caracterización apropiada de cadasustancia o muestra debe ser tomada
cuidadosamente (Clavijo, 2002).
e. Procedimientos Operacionales Estandarizados (POEs)
El personal relacionado con el análisis, debe conocer los procedimientos escritos yaprobados para las
actividades convenientes (Clavijo, 2002). Los POE’s deben estardisponibles para:
• Sustancias de referencia y de ensayo
• Aparatos y reactivos
• Reporte de datos y mantenimiento de archivos
• Almacenamiento y recuperación de datos, reactivos o instrumentos
• El sistema de ensayo
• El programa de aseguramiento de calidad
• Precauciones de seguridad y salud
f. Ejecución del estudio.
Un plan debe incluir el qué hacer, cómo hacerlo y por qué es necesario. El plan hade mantenerse
actualizado. Todos los datos generados durante el ensayo deben serregistrados. La corrección de errores
debe estar documentada, cualquier correccióndebe ser claramente llevada a cabo y firmada (Clavijo,
2002).
g. Informe de los resultados del estudio.
Se debe entregar un informe que muestre todos los resultados de acuerdo con elplan, una evaluación
estadística y un resumen (Clavijo, 2002).
66
ANEXO B
Tabla de ecuaciones
Número de
ecuación
Nombre
Ecuación
(1)
Ecuación de la recta
y=mx+b
(2)
Método adición
estándar
(3)
Error absoluto (Ea)
(4)
% Error relativo (Er)
(5)
Desviación Estándar
relativa (SR)
(6)
Desviación Estándar
porcentual (%DER)
(7)
Porcentaje de
recuperación
(8)
Prueba t
Error absoluto (Ea) = ̅ − 3
% Error relativo (Er):
=
̅ − 3
3
% DER = 100 x SR
3=
|9|√: − 2
√1 − 9 2
× 100
68
70
72
74
76
ANEXO H
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
QUÍMICA DEL AGUA
Determinación de sulfatos en agua potable
Septiembre 5 de 2008
1. Objeto: determinar el contenido de sulfatos en una muestra de agua mediante turbidimetria.
2. Alcance: el método turbidimetrico sirve para determinar la concentración de sulfatos presente en
muestras de aguas naturales y potables, precipitando los iones SO42- con cloruro de bario (BaCl2). El
método turbidimetrico detecta una concentración mínima de aproximadamente 1 mg SO4-2/L.
3. Medidas de Seguridad: N.A
4. Conceptos/Abreviaturas:N.A
5. Principio: el ión sulfato es precipitado en un medio ácido y cloruro de bario (BaCl2), para formar
cristales de sulfato de bario (BaSO4) de tamaño uniforme. La absorbancia ligera de la suspensión de
BaSO4 es medida por un espectrofotómetro y la concentración de SO4-2 es determinada comparándola
con la curva estándar.
6. Interferentes: el color o la materia suspendida en grandes cantidades puede interferir. Algunas
partículas suspendidas pueden ser removidas por filtración. Si son más pequeñas en comparación con
la concentración de SO4-2 corregir la interferencia según el procedimiento 10.4. El contenido de silica
en cantidades > 500 mg/L, puede interferir y en aguas que contienen grandes cantidades de materia
orgánica podría hacer que el precipitado de BaSO4 no se produzca satisfactoriamente.
En aguas potables no hay otros iones como el SO4-2 que formaran compuestos insolubles con el bario
bajo condiciones fuertemente acidas. Hacer la determinación a temperatura ambiente; la variación en
un rango de 100C no causa un error apreciable.
7. Reactivos:
• Glicerina
• HCl concentrado
• Etanol 96%
• NaCl
• Sulfato de sodio anhidro (Na2SO4)
• Cloruro de bario
• Agua destilada
8. Aparatos y equipos:
• Agitador magnético
• Espectrofotómetro
9. Materiales:
• 1 espátula
• Pipeta graduada 5 mL
• Pipeta graduada 10 mL
• 1 balón aforado 50mL
• 1 pipeta aforada 50mL
• 2 vasos de precipitado de 100mL
• Celdas para espetrofotómetro Genesys Spectronic 20
10. Procedimiento:
10.1 Formación de la turbiedad del sulfato de bario: medir, en un erlenmeyer de 250 mL, 100 ml de la
muestra o un volumen adecuado y diluir a 100 mL. Agregar 20 mL de la solución buffer y mezclar en un
agitador magnético. Mientras se agita agregar una cucharada de cristales de BaCl2 y comenzar a medir
el tiempo, agitar por 60± 2 s a velocidad constante
10.2 Medida de la turbiedad del sulfato de bario: después de que el periodo de agitación ha
terminado, verter la solución dentro de la celda del espectrofotómetro y medir la turbiedad a los 5 ±
0.5 min.
10.3 Preparación de la curva de calibración: estimar la concentración de sulfatos en la muestra
comparando las lecturas de turbiedad con una curva de calibración preparada con los patrones de
sulfato (ver 7.4). Por encima de 40 mg/L la exactitud disminuye y las suspensiones de sulfato de bario
pierden estabilidad.
10.4 Corrección del color y la turbiedad de la muestra: corregir para la turbiedad y el color de la
muestra corriendo los blancos a los cuales no se les agrega BaCl2.
10.5 Almacenamiento de la muestra: almacenar las muestras a 4ºC para evitar que en presencia de
materia orgánica, algunas bacterias puedan reducir los sulfatos a sulfitos.
11. Cálculos y resultados:
Los resultados se expresan como mg SO4-2/L.
La concentración de SO4-2 se determina directamente de la curva de calibración después de restar la
absorbancia de la muestra antes de agregar el cloruro de bario.
12. Bibliografía
APHA. Standard Methods for the examination of water and waste water. 21st Ed. 2005. 4500-SO4-2 E.
Turbidimetric Method. Pp. 4-188 – 4-189.
78
ANEXO I
PROCEDIMIENTO OPERATIVO ESTÁNDAR (POE)
DEL MÉTODO TURBIDIMÉTRICO PARA DETERMINACION DE SULFATOS
NOMBRE DEL DOCUMENTO
REVISADO POR
APROBADO POR
1. OBJETIVO
Determinar el contenido de sulfatos en una muestra de agua mediante el método
Turbidimétrico.
2. ALCANCE
El método Turbidimétrico sirve para determinar la concentración de sulfatos presente en
muestras de aguas naturales y potables, precipitando los iones SO42- con cloruro de bario
(BaCl2). El método Turbidimétrico detecta una concentración mínima de aproximadamente 1
mg SO4-2/L.
3. DEFINICIONES
El sulfato se distribuye ampliamente en la naturaleza y puede presentarse en aguas naturales en
concentraciones muy bajas de mg a miles de mg/L. El drenado de minas puede aportar grandes
cantidades de sulfatos debido a la oxidación de la pirita.
El interés respecto a un elevado contenido de sulfatos en el agua, se debe a las posibles reacciones
expansivas y al deterioro por ataque de sulfatos, especialmente en aquellos lugares donde el
concreto vaya a quedar expuesto a suelos o agua con contenidos elevados de sulfatos. Aunque se
a empleado satisfactoriamente aguas que contenían 10,000 ppm de sulfatos de sodio.
El ion sulfato SO42-, es uno de los aniones presentes en mayores cantidades en aguas naturales. La
mayoría de los sulfatos, con excepción del sulfato de plomo, de bario y estroncio son solubles en
agua. El sulfato es utilizado para una variedad de propósitos comerciales, incluido industrias
metalúrgicas donde se utiliza como reactivo o en procesos de manufactura de distintos productos
o bien, como productos, ejemplo: sulfato de cobre el cual es utilizado como funguicida y en la
eliminación de algas. El sulfato además se encuentra naturalmente en suelo, sedimentos y rocas.
Los sulfatos se descargan en las aguas superficiales por el polvillo de centrales eléctricas de
carbón, y del proceso metalúrgico. También, el trióxido del sulfuro, producido por la oxidación
fotolítica o catalítica del dióxido de sulfuro, combina con el vapor de agua para formar el ácido
sulfúrico, el cual se precipita como lluvia ácida o nieve. Además el sulfato es emitido por los
motores diesel.
El principal efecto observado en la salud después de la ingestión del sulfato es su acción laxante y
el catión asociado al anión del sulfato parece tener cierto efecto en la potencia de la sal como
laxante. El sulfato de calcio, por ejemplo, es mucho menos potente que el sulfato del magnesio o
el sulfato de sodio, debido a las características de los propios cationes.
El mecanismo por el cual los iones del sulfato inducen efectos laxantes es complejo y poco
entendido. Sin embargo, la retención de exceso del líquido en el lumen intestinal y la actividad de
motor creciente en la zona intestinal aparecen estar implicadas. Puede ser que absorbidos mal, los
iones solubles ejerzan una presión osmótica que cause la retención del líquido en el lumen
intestinal, y este aumento en bulto estimula indirectamente el tránsito intestinal.
4. CONDICIONES GENERALES
•
TIPO DE MUESTRA Y ESPECIFICACIONES.
Muestras de agua potable, natural o cruda y se de colectar cerca de 1000 mL de muestra para el
análisis en recipientes de vidrio o de plástico.
• CONDICIONES PARA PROCESAMIENTO DE MUESTRA
Almacenar las muestras a 4ºC para evitar que en presencia de materia orgánica, algunas bacterias
puedan reducir los sulfatos a sulfitos.
Filtrar la muestra, si es necesario realizar diluciones antes del análisis para eliminar posibles
errores para el manejo de la muestra en el reporte de los resultados.
•
MEDIDAS DE SEGURIDAD: N.A.
• FUNDAMENTO
El ion sulfato (SO42- ) es precipitado en un medio de ácido acético y cloruro de bario (BaCl2), para
formar cristales de sulfato de bario (BaSO4) de tamaño uniforme. La absorbancia ligera de la
suspensión de BaSO4 es medida por un espectrofotómetro y la concentración de SO4-2 es
determinada comparándola con la curva estándar.
Interferentes: el color o la materia suspendida en grandes cantidades puede interferir. Algunas
partículas suspendidas pueden ser removidas por filtración. Si son mas pequeñas en comparación
con la concentración de SO4-2 corregir la interferencia según el procedimiento 10.4. El contenido
de silica en cantidades > 500 mg/L, puede interferir y en aguas que contienen grandes cantidades
de materia organica podría hacer que el precipitado de BaSO4 no se produzca satisfactoriamente.
En aguas potables no hay otros iones como el SO4-2 que formaran compuestos insolubles con el
bario bajo condiciones fuertemente acidas. La determinación se debe hacer a temperatura
ambiente; la variación en un rango de 100C no causa un error apreciable.
•
REACTIVOS
Solución buffer A: disolver 30g de MgCl2.6H2O, 5g de CH3COONa.3H2O, 1g de KNO3 y 20 mL de
acido acético (99%) en 500 mL de agua destilada y se completa a 1000 mL
Solución Buffer B: Requerida cuando la concentración de sulfato (SO4-2) en la muestra es
inferior a 10 mg/L. Se disuelven 30 mg de MgCl2.6H2O; 5 g de acetato de sodio CH3COONa.3H2O;
1 g de nitrato de potasio KNO3, 0,111 g de sulfato de sodio NaSO4. y 20 mL de ácido acético al 99%
en 500 mL de agua dd y luego se completa a 1 L.
Cloruro de bario: BaCl2 cristales de malla de cloruro de bario (BaCl2 ) de 20-30. En la
estandarización se produce una turbidez uniforme con este rango de malla y la solución buffer
apropiada.
Solución estándar de sulfato: disolver 0.1481g de Na2SO4 anhidro en agua dd y se completa
a 1L.
Soluciones estándar de sulfato: se preparan a partir de la solución estándar en
concentraciones de 0, 5, 10, 15, 20 ,25, 30, 35 y 40 mg/L de SO4-2
5. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
5.1
No.
1
2
3
Determinación de Sulfatos del Método Turbidimétrico
DESCRIPCIÓN
RESPONSABLES
UNIDAD
CARGO
Formación de la turbiedad del sulfato de bario: medir, en
un erlermeyer de 250 mL, 100 ml de la muestra o un
volumen adecuado y diluir a 100 mL. Se agregan Agregar
20 mL de la solución buffer y se mezcla en un agitador
magnético. Mientras se agita agregar una cucharada de
cristales de BaCl2 y comenzar a medir el tiempo, agitar por
60± 2 s a velocidad constante
Medida de la turbidez del sulfato de bario: vierta la
solución dentro de la celda del espectrofotómetro
después de que el periodo de agitación ha terminado, y
meda la turbidez a los 5 ± 0.5 min.
Preparación de la curva de calibración: estimar la
concentración de sulfatos en la muestra comparando las
lecturas de turbidez con una curva de calibración
preparada con los patrones de sulfato con incrementos de
5 mg/L en el rango de 0 a 40 mg SO4─2/L. Por encima de 40
mg/L la exactitud disminuye y las suspensiones de sulfato
de bario pierden estabilidad.
- 82 -
RESPONSABLES
No.
DESCRIPCIÓN
4
Corrección del color y la turbiedad de la muestra: corrija
la turbidez y el color de la muestra corriendo los blancos a
los cuales no se les agrega BaCl2.
UNIDAD
CARGO
CÁLCULOS
Los resultados se expresan como mg SO4-2/L.
La concentración de SO4-2 se determina directamente de la curva de calibración después de restar la
absorbancia de la muestra antes de agregar el cloruro de bario.
−2
−2
mg SO4 / L =
mg SO4 × 1000
mL muestra
• Precisión y bias: con un turbidímetro (HACH 2100A) en un solo laboratorio con una
muestra que contenía un promedio de 7.45 mg SO4-2/L se obtuvo una desviación estándar de
0.13 mg/L y un coeficiente de variación del 1.7%. Dos muestras dosificadas con el sulfato
dieron porcentajes de resuperaciones de 85 y 91%.
ANEXO J
GLOSARIO
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.
APHA: American Public Health Association
BEL: Blanco Enriquecido en el Laboratorio
BPL’s: Buenas Prácticas de Laboratorio
BR: Blanco de reactivos
CuSO4·5H2O: Sulfato de cobre pentahidratado
DIC: Demostración inicial de la capacidad
DOC: Demostración ongoing de la capacidad
FeS: Sulfuro de hierro
HCl: Ácido clorhídrico
H2S: Sulfuro de hidrógeno
H2SO4: Ácido sulfúrico
K2Cr2O7: Dicromato de potasio
KOH: Hidróxido de potasio
LAS: Límite de Alerta Superior
LAI: Límite de Alerta Inferior
LCS: Límite de Control Superior
LCI: Límite de Control Inferior
MEL: Matriz Enriquecida en el Laboratorio
Na2SO4: Sulfato de sodio
NDM: Nivel de Detección del Método
NiSO4·6H2O: Sulfato de níquel hexahidratado
POE: Procedimiento Operativo Estándar
PUJ: Pontificia Universidad Javeriana
SO42-: Sulfato
%DER: Porcentaje de desviación estándar relativa
%Er: Porcentaje de error relativo
- 84 -
ANEXO K
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 2. Carta de Exactitud - Balanza Analítica Mettler Toledo - Pesa de 10 g……….……………………………..9
Gráfico 2. Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta graduada 5 ml………………………………….………10
Gráfico 3. Carta de Exactitud - Material Volumétrico - Pipeta graduada 10 ml……………………………..…………10
Gráfico 4. Carta de exactitud - Material Volumétrico - Pipeta aforada 50 ml……………………………..……………11
Gráfico 5. Curva de calibración inicial - Método PUJ…………………………………………………………………………...…..11
Gráfico 6. Carta de exactitud - Verificación de la calibración inicial - Método PUJ…………………………………….12
Gráfico 7. Nivel Mínimo de Detección Estimado - Método PUJ………………………………………………………..…..…13
Gráfico 8. Carta de Exactitud - Blanco Enriquecido en el Laboratorio - Método PUJ…………………………………14
Gráfico 9. Curva de adición Estándar- Método PUJ…………………………………………………………………………………..15
Gráfico 10. Carta de exactitud - Matriz enriquecida en el Laboratorio - Método PUJ……………………..…..…….15
Gráfico 11. Carta de Precisión - Duplicado Matriz Enriquecida en el Laboratorio - Método PUJ………..…….16
Gráfico 12. Carta de Exactitud - Lectura de muestras (agua de grifo) - Método PUJ……………………….……..…19
Gráfico 13. Carta de precisión – Lectura de muestras (agua de grifo) - Método Standard Methods………19
Gráfico 14. Curva de calibración inicial - Método Standard Methods………………………………………………………20
Gráfico 15. Carta de Exactitud - Verificación de la calibración inicial - Método Standard Methods………..21
Gráfico16. Nivel Mínimo de Detección Estimado- Método Standard Methods…………………………………..……22
Gráfico 17. Carta de Exactitud – Blanco Enriquecido en el Laboratorio - Método Standard Methods…….23
Gráfico 18. Curva de Adición – Método Standard Methods………………………………………………………………..……24
Gráfico 19. Carta de precisión- Duplicado MEL- Método Standard Methods ……………………………………..……25
Gráfico 30. Gráfico 20. Carta de exactitud- Muestras analizadas- Método Standard Methods………………27
Gráfico 21. Carta de precisión- Muestras analizadas- Método Standard Methods………………………….………27
ANEXO L
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2. Factores para líneas que computan en el rango de las cartas de control……………………………..……….8
Tabla 2. Demostración inicial de la capacidad - Método PUJ…………………………………………………….………………17
Tabla 3. Análisis de exactitud y precisión de la Demostración Inicial de la Capacidad para el Método PUJ
……………………………………………………….……………………………………………………………………………….………………………..17
Tabla 4. Demostración en marcha de la capacidad - Método PUJ………………………………………………….………….18
Tabla 5. Demostración inicial de la capacidad - Método Standard Methods…………………………………….………25
Tabla 6. Análisis de exactitud y precisión de la DIC para el Método Standard Methods...............................25
Tabla 7. Demostración de la capacidad en marcha - Método Standard Methods……………………………………..26
Tabla 8. Prueba F para la comparación del método PUJ y del Standard Methods para las concentraciones de
las muestras……………………………………………………………………………………………………………………………………..……..28
Tabla 9. Datos obtenidos para el método PUJ……………………………………………………………………………….…………65
Tabla 10. Datos obtenidos para el método del Standard Methods…………………………………………………………..65
- 86 -
ANEXO M
DATOS OBTENIDOS PARA CADA MÉTODO
Tabla 9 Datos obtenidos para el método PUJ
Método PUJ
Intervalo lineal
Sensibilidad
Nivel mínimo de Detección
Matriz de agua de Grifo
% Recuperación de la matriz
Exactitud
Precisión
0,0 – 40.0 ppm SO420,0052 ppm SO420.98 ppm SO423.2 ppm SO4295%
%Er<10%
%DER<5%
Tabla 10 Datos obtenidos para el método del Standard Methods
Método del Standard Methods
Intervalo lineal
0,0 – 40.0 ppm SO42Sensibilidad
0,0066 ppm SO42Nivel mínimo de Detección
0,99 ppm SO42Matriz de agua de Grifo
2.9 ppm SO42% Recuperación de la matriz
96%
Exactitud
%Er<10%
Precisión
%DER<5%