MATERIALES DE REFERENCIA Mª Teresa López (Jefa del Laboratorio de Materiales de Referencia) Centro Español de Metrología

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1 MATERIALES DE REFERENCIA Mª Teresa López (Jefa del Laboratorio de Materiales de Referencia) Centro Español de Metrología Resumen: La utilización de Materiales de Referencia es una necesidad y una exigencia, tanto en los laboratorios de ensayo como de calibración. 1. Introducción La implantación de un sistema de calidad en un laboratorio, lleva implícito asegurar, entre otros aspectos, la calidad y la bondad de los resultados de las medidas, calidad y bondad que puedan demostrarse. Se debe poder garantizar la trazabilidad de los resultados obtenidos, tanto en calibración como en los ensayos. Los Materiales de Referencia (MR) permiten transferir valores del mensurando tanto físicos, como químicos, biológicos o técnicos de un lugar a otro. El papel de los MR es primordial y creciente en varios campos de actividad, siendo entre otros: las actividades nacionales e internacionales de normalización; los ensayos de aptitud y; en la acreditación de laboratorios. 2. Definiciones Las definiciones han sido tomadas del Vocabulario Internacional de Metrología o en su defecto de la Guía ISO 30:1992, y en algún caso de la Guía ISO 31:2000. Material de Referencia (MR): material o sustancia en la cual uno o más valores de sus propiedades son suficientemente homogéneos y están bien definidos para permitir utilizarlos para la calibración de un instrumento, la evaluación de un método de medición, o la asignación de valores a los materiales.

2 NOTA Un material de referencia puede presentarse bajo la forma de un gas, un líquido o un sólido, puro o compuesto. Ejemplos: el agua para la calibración de viscosímetros, el zafiro que permite calibrar la capacidad térmica en calorimetría y las soluciones utilizadas para la calibración en los análisis químicos. Ejemplos: soluciones para análisis químico, agua para calibración de un refractómetro, mezclas de gas, cepas para análisis microbiológicos, etc. Material de Referencia Certificado (MRC): material de referencia, acompañado de un certificado, en el cual uno o más valores de sus propiedades están certificados por un procedimiento que establece su trazabilidad con una realización exacta de la unidad en la que se expresan los valores de la propiedad y para la cual cada valor certificado se acompaña de una incertidumbre con la indicación de un nivel de confianza NOTAS La definición de un certificado de material de referencia se da en la Guía ISO 30:1992. Los MRC se preparan en general en lotes en los que los valores de sus propiedades se determinan, dentro de los límites de incertidumbre indicados, por medio de mediciones sobre muestras representativas del lote entero. Las propiedades certificadas de MR están, en ocasiones, conveniente y fiablemente realizadas cuando el material está incorporado a un dispositivo fabricado especialmente, por ejemplo, una sustancia cuyo punto triple es conocido en una célula del punto triple; un vidrio de densidad óptica conocida en un filtro de transmisión; unas esferas con granulometría uniforme montadas sobre una lámina del microscopio. Tales dispositivos pueden ser considerados igualmente como MRC.

3 Todos los MRC responden a la definición de patrones dada en el Vocabulario internacional de términos fundamentales y generales de metrología (VIM). Ciertos MR y MRC tienen propiedades que, bien porque no pueden ser referidos a una estructura química establecida, o por otras razones, no pueden ser determinados por métodos de medida físicos y químicos exactamente definidos. Tales materiales comprenden ciertos materiales biológicos como las vacunas, para las que ha sido atribuida una unidad internacional por la Organización Mundial de la Salud. Trazabilidad: propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda relacionarse con referencias determinadas, generalmente a patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas. NOTAS A menudo este concepto se expresa por el adjetivo trazable. La cadena ininterrumpida de comparaciones se denomina cadena de trazabilidad. La trazabilidad de los valores en materia de certificación de los MR para la composición química se examina en la Guía ISO 35:1989, donde se llama la atención sobre los problemas especialmente ligados al análisis químico. La trazabilidad de la especie química es de una importancia igual o superior a la trazabilidad de la calibración de los instrumentos utilizados en el análisis. Incertidumbre de medida: parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente ser atribuidos al mesurando. NOTAS El parámetro puede ser por ejemplo, una desviación típica (o un múltiplo de ésta) o la semiamplitud de un intervalo con un nivel de confianza determinado.

4 La incertidumbre de medida comprende, en general, varios componentes. Algunos pueden ser evaluados a partir de la distribución estadística de los resultados de series de mediciones y pueden caracterizarse por sus desviaciones típicas experimentales. Los otros componentes, que también pueden ser caracterizados por desviaciones típicas, se evalúan asumiendo distribuciones de probabilidad, basadas en la experiencia adquirida o en otras informaciones. Se entiende que el resultado de la medición es la mejor estimación del valor del mesurando, y que todos los componentes de la incertidumbre, comprendidos los que provienen de efectos sistemáticos, tales como los componentes asociados a las correcciones y a los patrones de referencia, contribuyen a la dispersión. Esta definición es la de la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida, donde sus bases están expuestas con detalle (en particular ver y el anexo D [10]). Incertidumbre de un valor certificado: estimación ligada a un valor certificado de una magnitud que caracteriza la zona de valor en el interior del cual se puede encontrar el valor verdadero con un nivel de confianza indicado. Patrón: Medida materializada, instrumento de medida, material de referencia o sistema de medida destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o varios valores de una magnitud para que sirvan de referencia. EJEMPLOS a) patrón de masa de 1 kg; b) resistencia patrón de 100 Ω; c) amperímetro patrón; d) patrón de frecuencia de cesio; e) electrodo de referencia de hidrógeno;

5 f) solución de referencia de cortisol en el suero humano, de concentración certificada. NOTAS Un conjunto de medidas materializadas o de instrumentos de medida similares que, utilizados conjuntamente, constituyen un patrón, se denomina patrón colectivo. Un conjunto de patrones de valores elegidos que individualmente o por combinación, proporcionan una serie de valores de magnitudes de la misma naturaleza se denomina serie de patrones. Caracterización: para un material de referencia, la determinación de uno o más valores de las propiedades físicas, químicas, biológicas o técnicas que son relevantes para su utilización final. Certificado: documento que contiene todas las informaciones esenciales para la utilización de un material de referencia certificado. Certificado de un material de referencia: Documento que acompaña a un material de referencia certificado, que indica uno o más valores de sus propiedades y su incertidumbre y confirma que han sido realizados los procedimientos necesarios para asegurar su validación y trazabilidad. NOTA No conviene separar nunca el MRC de su certificado. Certificación de un material de referencia: Procedimiento que establece los valores de una o más propiedades de un material o sustancia por medio de un proceso que asegure la trazabilidad a una realización exacta de las unidades a las que son expresados los valores de las propiedades, y que conducen a la emisión de un certificado. Conservación de un patrón: conjunto de operaciones necesarias para mantener las características metrológicas de un patrón dentro de unos límites apropiados.

6 Las operaciones comprenden, habitualmente, una calibración periódica, un almacenamiento en condiciones apropiadas y las precauciones a adoptar durante la utilización. 3. Características de los MR Los MR deben tener las siguientes características: Homogéneos: se debe asegurar que los valores que se determinan en una muestra de un lote se puedan aplicar a cualquier otra muestra, dentro de los límites de incertidumbre indicados. Estables: se tiene que asegurar la estabilidad en todo el periodo de validez del MRC. Las condiciones de conservación y de utilización deben estar bien definidas con el fin de asegurar la estabilidad. 4. Tipos de Materiales de Referencia Certificados (MRC) Los MRC pueden ser: 4.1 Soluciones patrón y mezclas de gas, a menudo preparadas gravimetricamente a partir de sustancias puras y utilizadas para calibración. Sustancias puras caracterizadas por la pureza química y/o trazas de impurezas. 4.2 MR matriciales, caracterizados por la composición. Cada material puede prepararse con matrices de materiales naturales que contengan los componentes de interés o con mezclas sintéticas. 4.3 MR físico-químicos, caracterizados por sus propiedades, como la viscosidad o la densidad óptica. 4.4 Objetos o artefactos de referencia, caracterizados por las propiedades funcionales como el gusto, el olor, la dureza, el índice de octano. Este tipo incluye especímenes microscópicos. 5. Clasificación de los Materiales de Referencia Certificados

7 De acuerdo con el procedimiento y dificultad de obtención, y de su calidad final, se pueden diferenciar: Materiales de referencia primarios Materiales de referencia secundarios Materiales de referencia de trabajo o internos 6. Trazabilidad de los MR Los MR son una importante herramienta de transferencia de exactitud de la medida entre laboratorios, y deberían ser trazables al Sistema Internacional (SI). Sin embargo muy pocos MR químicos están explícitamente trazados al SI. 7. Selección y disponibilidad de los MR La demanda de MR excede generalmente a los que están disponibles. Es difícil poder escoger un material de referencia con todas las características que se necesitan, el usuario debe elegir el más adecuado. Es importante que los usuarios y los organismos de acreditación conozcan las limitaciones de los MR que se puedan utilizar. Existen unas 200 organizaciones que producen MR, sin embargo no todos los materiales que son utilizados como MR tienen bien establecidas sus características y propiedades. Cuando el suministrador no proporciona datos de certificación, el usuario tiene la responsabilidad de demostrar la información disponible y comprobar que las características del material son adecuadas. Los MRC deben utilizarse de manera apropiada, y esto implica que sean utilizados eficazmente, eficientemente y económicamente. Deben utilizarse para asegurar la confianza de la medida, teniendo en cuenta el costo, la posibilidad de suministro, si el procedimiento es destructivo o no destructivo.

8 Es preciso diferenciar el mal uso de un MRC del uso incorrecto. Es necesario tener en cuenta factores como: periodo de validez, condiciones de almacenamiento y conservación, instrucciones de utilización, especificaciones de la validación y de las propiedades certificadas. La utilización de MRC tiene enormes ventajas para poder asegurar la exactitud y precisión de los métodos de medida y establecer la trazabilidad metrológica de los resultados. Es necesario evaluar si se utiliza el MRC o se prepara un patrón de trabajo para uso de control rutinario (si ello fuera posible). En definitiva y teniendo en cuenta todas las consideraciones necesarias para realizar un correcto uso de los MRC, se puede decir que éstos tienen como finalidad: comprobar la exactitud de los resultados; validar métodos analíticos; calibrar instrumentos y equipos; comprobar la equivalencia de métodos de análisis; detectar errores al aplicar métodos normalizados; realizar control de procesos. 8. Elección del MR El usuario de un MR debe decidir que propiedad, o propiedades del MR es/son adecuadas para el proceso que quiere evaluar, teniendo en cuenta las instrucciones de utilización para su correcto uso especificadas en el certificado. Cuando se va a elegir un MR debe tomarse en consideración lo siguiente: Concentración; Matriz; Forma; Cantidad; Estabilidad; Incertidumbre aceptable; Trazabilidad.

9 9. Contenido de los certificados de los MR (Guía ISO 31:2000) Todo MR debe llevar un certificado que permita al usuario juzgar su calidad y si es apropiado para la utilización prevista. La cantidad de información que se suministra en el certificado depende de la disponibilidad que se tenga del informe de certificación. Si el informe acompaña al certificado, la información contenida en el certificado puede estar limitada con la condición de hacer referencia al informe de manera adecuada. La información que se incluye en la etiqueta o marcada sobre el material debe utilizarse únicamente para identificar el MR y limitarse al nombre del material y del fabricante, al código de fabricación del material, al número de lote y las advertencias en materia de seguridad y de salud. Se recomienda no incluir en la etiqueta los valores de las propiedades certificadas con el fin de prevenir la utilización del material antes de haber estudiado todo el contenido del certificado. Se describe a continuación, brevemente, la información que debe incluir un certificado. Nombre y dirección; Título del documento; Nombre del material; Código y número de lote del material de referencia; Descripción del MR; Utilización prevista; Instrucciones para el uso correcto del material de referencia; Situación peligrosa; Nivel de homogeneidad; Valores certificados y sus incertidumbres; Trazabilidad; Valores obtenidos por laboratorios o de métodos individuales; Valores no certificados; Fecha de la certificación; Periodo de validez; Otras informaciones; Nombres y firmas de los certificadores. Resumen del contenido esencial de un certificado Nombre del material; Fabricante y código de fabricación del material; Descripción general del material; Utilización prevista; Instrucciones para una utilización apropiada; Instrucciones para las condiciones de almacenamiento; Valor de la

10 propiedad certificada, cada una con su incertidumbre; Métodos utilizado para obtener los valores de las propiedades; Fecha de validez. 10. Algunos Productores de MRC COMAR (Code Materiux Reference): Es una base de datos internacional (Francia). BCR (Bureau Communitaire de Reference) ahora lo certifica el Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM) (Bruselas). NIST (National Institute of Standars and Technology) (Estados Unidos) LGC (Laboratory of the Goverment Chemist) (Reino Unido) NPL (National Phisical Laboratory) (Reino Unido) 11. Referencias Guía ISO 30:1992 Términos y definiciones utilizadas en conexión con los MR. Guía ISO 31:2000 Materiales de referencia. Contenido de los certificados y etiquetas. Guía ISO 32:1997 Calibración en análisis químico y uso de los materiales de referencia certificados. Guía ISO 33:2000 Utilización de los materiales de referencia certificados. Guía ISO 34:2000 Requisitos generales para la competencia de los fabricantes de materiales de referencia. Guía ISO 35:1989 Certificación de los materiales de referencia. Principios generales y estadísticos. Guía ISO 43-1:1997 Test de aptitud por comparación interlaboratorios. Parte 1: Desarrollo y operación de los esquemas de test de aptitud. Guía ISO 43-2:1997 Test de aptitud por comparación interlaboratorios: Parte 2: Selección y uso de esquemas de test de aptitud por los organismos de acreditación de laboratorios. Guía para la producción y certificación de materiales de referencia de BCR.

11 OIML Documento internacional nº 18. Principios generales de utilización de los materiales de referencia certificados en las medidas. Calibración en el análisis químico y utilización de los materiales de referencia certificados. Alain Marschal. Laboratorio Nacional de Ensayos (Francia). Vocabulario Internacional de Metrología. Centro Español de Metrología. Ministerio de Fomento.2000