Guia lab 1.Reconocimiento material precision exactitud 2021-1
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FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS DE LA SALUD CURSO BIOLOGÍA MOLECULAR Y GENÉTICA Semestre 2020-2 Guía elaborada por Lida Inés Mancilla Estacio y Enrique Aguilar Fernández. LABORATORIO No 1 RECONOCIMIENTO DE MATERIAL, CONCEPTO DE EXACTITUD Y PRECISIÓN 1.- INTRODUCCIÓN. La realización de un experimento de manera adecuada con resultados correctos y repetibles, requiere tener en cuenta ciertas normas y algunas recomendaciones en el manejo de los materiales y elementos empleados para la medición de magnitudes como masa, volumen, longitud, temperatura, carga eléctrica, entre otras. Una primera recomendación consiste en el conocimiento de la capacidad, grado de precisión y exactitud de los materiales y equipos de medición. Es de igual importancia el adecuado manejo de las unidades de medidas y la interpretación correcta de las cifras significativas al momento de registrar los valores en las tablas de resultados, así como las aproximaciones o redondeo de cifras al momento de registrar un dato. Para ampliar el concepto y manejo de las medidas revise la guía anexa. 1.1- Exactitud, precisión y sensibilidad en las mediciones. Los términos incertidumbre, precisión y exactitud representan conceptos cualitativos, que frecuentemente se confunden entre sí, lo que es erróneo, pues su significado es distinto. El Vocabulario Internacional de metrología (VIM), define la exactitud de medida como la proximidad existente entre un valor medido y un valor verdadero de un mensurando. La exactitud es un término cualitativo que se emplea para determinar qué tan cercano se encuentra un valor a otro valor considerado como referencia. Así pues, una medición es más exacta cuanto más pequeño es el error de medida. Se suele decir también que una medida es más exacta cuando ofrece una incertidumbre de medida más pequeña, aunque no siempre es así como se ha mencionado anteriormente. La exactitud no es una magnitud y no se expresa numéricamente. El VIM, en su tercera edición (2007), define el concepto precisión de medida como la proximidad existente entre las indicaciones o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto o de objetos similares, bajo condiciones específicas. Estas condiciones se denominan principalmente condiciones de repetibilidad. Frecuentemente el término precisión expresa simplemente repetibilidad, es decir, da idea de la dispersión de las mediciones reiteradas. La precisión es habitualmente expresada numéricamente mediante medidas de dispersión tales como la desviación típica, la varianza o el coeficiente de variación bajo las condiciones especificadas. Ver Figura 1. Figura 1. Representación gráfica de los conceptos de exactitud y precisión. Tomado de http://metrologia.fullblog.com.ar/autor/metrologia/ 1.2-. Exactitud en el laboratorio La exactitud puede definirse como el grado de cercanía de una medida al verdadero valor. El científico debe, por consiguiente, ser exacto tanto en las mediciones como en la interpretación y la presentación de los resultados de sus experimentos. Error de medida o experimental: Diferencia entre un valor medido de una magnitud (valor experimental) y un valor de referencia [1]. Error sistemático de medida: Componente del error de medida que, en mediciones repetidas, permanece constante o varia de manera predecible [1]. Error aleatorio de medida: Componente del error de medida que, en mediciones repetidas, varia de manera impredecible [1]. Fuentes de error: Todos los trabajos de laboratorio requieren alguna forma de medición y dado que todas las mediciones son susceptibles de error, es necesario estimar las diferentes fuentes de error que están presentes en una medición experimental. Errores Humanos: Pueden deberse al mal diseño de experimento (uso de instrumentos no adecuados o métodos para registrar las mediciones, por ejemplo) y al control deficiente de los mismos. Ejemplo: el uso de un instrumento inadecuado, con baja resolución, no calibrado, etc. Errores fortuitos o accidentales: Hay errores que no se pueden predecir, estos pueden ser solucionados tomando la medida en varias ocasiones, es decir haciendo réplicas de la misma medición y tomando como dato final el promedio de estas. Desde el punto de vista cuantitativo los errores pueden ser clasificados en error absoluto y error relativo: Error absoluto: que se calcula restándole al valor real el valor experimental. El valor de este error siempre debe ser un número positivo. EA= /Vr- Vexp/ Error relativo: Se calcula como el porcentaje de la relación entre el Error absoluto sobre el valor real. ER = EA x 100% Vr Al realizar la división se eliminan las unidades de las dos variables, es decir, que el error relativo se expresa sin magnitud y en porcentaje. 1.3- Resolución y Sensibilidad. Resolución de un instrumento de medida: Es la diferencia más pequeña en unidades entre las indicaciones del dispositivo indicador en el instrumento de medida que puede ser distinguida significativamente. Limitación de los aparatos: Generalmente el límite de precisión de un equipo o instrumento es conocido y está registrado, es necesario tener en cuenta el posible error que este introduce a las mediciones. La sensibilidad de un instrumento de medida se relaciona con el valor mínimo de la cantidad de una magnitud, que es capaz de medir. Se admite generalmente que la sensibilidad, de un aparato de medida, es la división más pequeña de su escala de medida (resolución del aparato), algunas veces incluso se admite como sensibilidad la mitad de este valor. Figura 2. Resolución de un instrumento de medida. Patrones y Blancos: Para obtener valores bastante precisos en las mediciones es necesario reducir al mínimo los errores. Esto puede conseguirse trabajando cuidadosamente y usando patrones adecuados. Un patrón es la medida materializada, instrumento de medida, material de referencia o sistema de medida destinado a definir, conservar o reproducir una unidad o uno o varios valores de una magnitud para que sirvan de referencia, permiten evaluar la exactitud y precisión de los instrumentos de medición. Se emplean para calibrar los instrumentos y definir si funciona correctamente o una medida es correcta. Calibración: Es un proceso de comparación que se realiza entre los valores indicados por un instrumento de medición y los valores materializados por un patrón o por un material de referencia. El objeto de una calibración es determinar por especialistas si el instrumento bajo prueba cumple o no con las especificaciones dadas por el fabricante como la tolerancia, clase de exactitud entre otras. Si no es posible obtener la calibración del instrumento es necesaria su reparación o ajuste. 1.4- Material Volumétrico. El volumen se define como el espacio ocupado por una sustancia. Para medir el volumen se emplea habitualmente el litro (l). El mililitro (ml), una milésima parte de litro, es más útil para medir volúmenes pequeños de fluidos en hospitales o laboratorios. Sin embargo, en biología molecular es muy frecuente la utilización de volúmenes pequeños como microlitros (µl) que equivale a una millonésima parte de un litro o una milésima parte de un mililitro (1 µl= 0,001ml; 0,000001l). Para lograr una mayor exactitud en estas medidas, se utilizan instrumentos conocidos como micropipétas, las cuales existen en distintas escalas de medida. La figura 3 muestra algunos instrumentos para medir volúmenes empleados en las prácticas de biología molecular. Para cada uno de los instrumentos de medidas que van a ser usados o que se necesiten para llevar a cabo una práctica de laboratorio es importante como se resaltó anteriormente determinar su correcto y apropiado uso, identificando sus limitaciones y las situaciones en que se pueden emplear. Figura 3. Instrumentos para medir volúmenes en el laboratorio de biología molecular. Fuente web. Instrumentos de laboratorio. 1.5- Instrumentos de medida de masa La masa de un objeto es la medida de la cantidad de sustancia que este posee. En general, se asocia el termino peso a la masa, pero son cosas distintas. El peso es la medida de la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad. En el sistema métrico, la unidad de masa es el gramo (g). La unidad de masa del SI, el kilogramo (kg), se emplea para masas mayores como la del cuerpo humano. Se necesitan 2,0 libras (Ib) para completar 1 kg y 500 g equivalen a 1 libra. En bioquímica y biología molecular las unidades de masa empleadas frecuentemente son gramos y miligramos. El instrumento para medir la masa es la balanza o báscula. Existen varios tipos de balanzas granatarias, digitales y analíticas. 2.- MATERIALES Y EQUIPOS. Micropipetas de 1-20 µL; 10-200 µL; 100- 1000 µL Propipeteadores Tubos de Microcentrífuga de 0.2 mL, 0.5 mL, 1.5 mL, 2 mL Tubos cónicos: de 15 mL y 50 mL Puntas para Micropipetas (tips): blancas, amarillas, azules. Probetas de 50 mL y 100 mL Pipetas plásticas de 1 mL, 5 mL y 10 mL graduadas y no graduadas. Vasos de precipitado de 50mL Gradillas para tubos de centrífuga Gradillas para microtubos de 0.2mL y 1.5 mL Balanza analítica Balanza de baja precisión Reactivos: Solución de cloruro de sodio al 0,5% Agua destilada (500 mL) Barra de metal 3.- OBJETIVOS. 1. Emplear correctamente los instrumentos volumétricos de uso frecuente en las técnicas de Biología Molecular. 2. Conocer las limitaciones y nivel de precisión de cada uno de ellos. 3. Familiarizarse con los implementos y equipos de uso corriente en el laboratorio. 4. Identificar los conceptos de error, exactitud y precisión y la importancia de estos en las mediciones experimentales. 4. –PREGUNTAS PREVIAS 1-Revise el capítulo 1 del libro Química orgánica y biológica de Timberlake que se encuentra en el grupo de Biología molecular en Google Drive y responda las siguientes preguntas: • • • • • ¿Cuáles son las principales magnitudes que se determinan en un experimento? ¿Cuáles son las unidades de medida de estas magnitudes? ¿A qué se conoce como notación científica? ¿Cómo se realiza la operación de redondeo de cifras? Elabore una tabla con las unidades empleadas para las magnitudes masa, volumen, indicando las equivalencias más empleadas en el laboratorio de biología molecular. 2- Consulte el grado de exactitud de los instrumentos de medición que se indican a continuación: -Pipeta Probeta -Vaso de precipitado -Balón volumétrico de fondo plano. 3-Consulte el concepto y los tipos de errores cometidos en las prácticas de laboratorio. http://www.ugr.es/~andyk/Docencia/TEB/Errores.pdf 5.- METODOLOGIA. 5.1. Reconocimiento de los materiales de laboratorio. • Observe detalladamente cada uno de los instrumentos de laboratorio y registre su nombre, y utilidad en el laboratorio. • • • Indique las partes de cada uno de los instrumentos, material del que se fabrican y precauciones que se deben tener en cuenta al manejarlos. Determine el nivel de exactitud de cada uno de los instrumentos de medición de volúmenes y regístrelos en la tabla asignada para ello en el informe de resultados. Para ello establezca una escala de exactitud asignando al instrumento más exacto un valor de 4 + (++++) y al menos exacto un valor 1 – De esta manera se podrá establecer un orden de exactitud de los distintos instrumentos de medida de volumen. Identifique cuál es el instrumento de mayor exactitud. 5.2. Determinar el instrumento más adecuado para cada medida. • • • Analizando las diferentes cantidades que representan medidas de volumen en la siguiente tabla, seleccione el instrumento adecuado para realizar cada medición y regístrelo en la tabla. Ordene en sentido creciente las siguientes cantidades. Exprese las magnitudes mayores a 1 ml en microlitros (l) Volumen 50 L 7.5 mL 10 mL 45 mL 173.6 L 985 L 70 mL 5.3. Determinación de la exactitud de los instrumentos. Determinación de la exactitud basado en el error relativo: El error relativo o porcentaje de error relativo se calculará teniendo en cuenta la siguiente fórmula: La relación entre el error absoluto (E absoluto= Vref-VExp) y el valor máximo de la escala. Por lo general este error se expresa en porcentaje. Er = (Vref-VExp) x 100% Vref 1. Determinación de la exactitud de la probeta. Registre el valor obtenido de la medición de 10 ml de agua destilada en la bureta, medidos en la probeta. ⚫ Considere el valor de la bureta como valor referencia y el de la probeta como valor experimental. El valor máximo es el considerado como exacto en cada medición ⚫ 2. Determinación de la exactitud de la balanza mecánica Registre el valor obtenido en la balanza mecánica de la barra de metal ⚫ Registre el valor obtenido de la barra de metal en la balanza digital ⚫ Calcule el error relativo, considerando el valor de la balanza mecánica como experimental y el de la balanza digital como valor de referencia. ⚫ 5.4 Determinación de la precisión de los instrumentos: Se puede determinar la precisión de un instrumento determinando el error absoluto a partir de varias mediciones. Tome los datos registrados en la tabla # 2 que corresponden a 3 mediciones independientes de los experimentos 1 y 2. Al calcular el promedio de los datos se puede tener la idea del grado de precisión de un instrumento. ⚫ Para cada caso obtenga el valor promedio de las tres mediciones y regístrelo en la tabla de los resultados. ⚫ Calcule el error absoluto de cada instrumento empleando la siguiente fórmula. Donde: s=Variación , X = cada valor experimental X = valor promedio de los datos experimentales N= Número de datos experimentales Bibliografía: ⚫ Fisicoquímica.com. Exactitud y precisión. http://www.quimicafisica.com/exactitud-y-precision.html Universidad de Granada. España. Técnicas auxiliares de laboratorio. Errores. http://www.ugr.es/~andyk/Docencia/TEB/Errores.pdf Ruiz Armenteros A.M. ,García Balboa J.L, Mesa Mingorance J.L. ERROR, INCERTIDUMBRE, PRECISIÓN Y EXACTITUD, TÉRMINOS ASOCIADOS A LA CALIDAD ESPACIAL DEL DATO GEOGRÁFICO . Universidad de Jaén. Memoria Primer Congreso Internacional de Catastro Unificado y Multipropósito. ISBN 978-84-8439-5195 ⚫ Atención: su informe de resultados debe ser presentado en el formato que se adjunta a esta guía, subirlo al grupo de Classroom. Fecha de entrega lunes 14 de junio ( 12 pm). INFORME DE RESULTADOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO No 1 RECONOCIMIENTO DE MATERIAL, EXACTITUD Y PRECISIÓN. REPORTE DE RESULTADOS Fecha: ______________________ Integrantes Nombre 1. 2. 3. 4. 5. Grupo: __________ Código Descripción de los instrumentos de laboratorio. En la siguiente tabla describa cada instrumento, material en que está elaborado, utilidad y precisión. Concluya cuál de los instrumentos de medida de volúmenes es el más preciso. Nombre del Instrumento Tubo de centrífuga fondo cónico Tubo de microcentrífuga Probeta Pipeta Usos Medida Precisión/ Exactitud Dibujo Micropipeta de Vaso de precipitado Matraz 1. Después de seleccionar el instrumento de medición de volúmenes, registre los instrumentos en sentido creciente en la siguiente tabla: Volumen Instrumento de Recipiente se medida almacenaría 2. Determinación de la exactitud de los instrumentos. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos de las mediciones de los 10 ml de agua destilada con la bureta y la probeta. ⚫ Calcule el error de cada instrumento aplicando la fórmula descrita previamente ⚫ Er = (Vref-VExp) x 100% Vexacto TABLA DE REGISTRO DE MEDICIONES Experimento Valor de referencia Valor experimental Valor exacto Error Error relativo 1 2 3. Determinación de la precisión de las mediciones. Empleando los valores aportados en la tabla # 2 realice los siguientes cálculos: ⚫ Calcule el valor promedio de las tres mediciones en cada caso (Bureta, balanza digital), sume todas las medidas que tomó y luego divídalas entre el número de mediciones (3). Registre los valores obtenidos en la tabla. Reste a cada valor experimental el valor promedio x (valor Exp) - x (Valor prom) y luego eleva el resultado de la resta al cuadrado. ⚫ Sume los valores obtenidos. ⚫ (x-x)2 + (x-x)2 +(x-x)2 Divida el valor obtenido (suma de los errores experimentales a cuadrado) por el número de mediciones menos uno: ⚫ El valor del error absoluto de las mediciones debe tener sólo una cifra decimal y redondearse por exceso. El error de cada instrumento se determinará por la resolución del aparato: Las Buretas son instrumentos de mayor exactitud que las probetas. La balanza digital o electrónica tiene mayor exactitud que la balanza mecánica TABLA DE REGISTRO DE MEDICIONES (Para cálculo de varianza) Experimento Instrumento de medida Medida 1 Medida 2 Medida 3 Promedio 1 2 Error absoluto: Calcule la desviación estándar de las mediciones obtenidas en los experimentos 1 (probeta) y 2 (balanza mecánica) e indique el grado de precisión de cada instrumento. Recuerde mostrar la fórmula y los cálculos para obtener la desviación estándar. Primer experimento Valor experimental (X) X1 X2 X3 Segundo experimento Valor experimental (X) X1 X2 X3 Cálculo de error absoluto: Primer experimento: Segundo experimento: X-X (X-X)2 X-X (X-X)2 4. Explique cómo se determina o evalúa la exactitud de un equipo o instrumento. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 5. Para el siguiente ejemplo indique si se refiere a precisión o exactitud. Se realizaron 10 mediciones de la saturación arterial de un paciente con un pulsioxímetro determinado. El pulsioxímetro registró 93% en las 10 mediciones registradas para el mismo paciente. Sin embargo, al calcular la saturación arterial del paciente empleando un equipo más moderno, se determinó que el valor real era 97%. De acuerdo a los datos del ejemplo, ¿podemos decir que el pulsioxímetro es Preciso o Exacto? Justifique su respuesta. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 6. Presente una conclusión acerca de los tipos de errores que se presentan en las mediciones y como se pueden minimizar dichos errores. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Atención: su informe de resultados debe ser presentado en el formato que se adjunta a esta guía, subirlo al grupo de Classroom. Fecha de entrega lunes 7 de junio ( 12 pm).