TÉCNICAS DE MUESTREO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN Ingeniería Ambiental
DOCENTES Profesor Adjunto Interino: Lic. H. Luciano Álvarez Soria Mail: hasoria@unrn.edu.ar Jefe de Trabajos Prácticos Regular: Lic. Gabriela Perren Mail: gperren@unrn.edu.ar Consultas: Viernes de 15 a 16 Hs.
METODOLOGÍA DE CURSADO La asignatura se desarrollará en clases teórico-prácticas y clases prácticas de problemas y laboratorios. Acreditación de la materia: Asistencia: se requiere un mínimo del 90% de asistencia a las clases teórico-prácticas y las prácticas de problemas y laboratorios. La inasistencia a las prácticas de laboratorio no podrán ser mayores a una, con dicha ausencia, se considerará desaprobada la práctica de laboratorio. Evaluación: la evaluación del curso consiste de dos exámenes parciales y una instancia de recuperación integradora que tendrá lugar en la última semana de clases del cuatrimestre. En caso de inasistencia a un laboratorio, el mismo se considera desaprobado y deberá recuperarse en una instancia de evaluación a tal fin. Se tomarán evaluativos de conocimientos previos a los trabajos prácticos de laboratorio. Regularización: para ser regularizado, el alumno deberá cumplir: Cumplimentar el requisito de asistencias. La aprobación de: evaluativos de conocimientos previos a las prácticas de laboratorio, informes correspondientes y su evaluativo recuperatorio si existiera. Haber obtenido en ambos parciales o en su recuperatorio integrador, una calificación mayor o igual a cuatro (4). Esta calificación se alcanzará cuando el alumno iguale o supere el 60% del contenido del examen. Promoción: esta materia no presenta la opción de promoción. Examen final: constará de un examen escrito de situaciones problemáticas de diferente tipo y una segunda instancia de exposición oral de los contenidos teóricos del programa de la materia. Condición de libre: esta materia no acepta la figura de examen libre..
UNIDAD Nº1 TRATAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS
INTRODUCCIÓN AL ENSAYO ANALITICO Ciencia Analítica Identifica y cuantifica los componentes de los Sistemas materiales Ensayo Analítico Ensayos Físicos, Químicos e Instrumentales. Sistema Material Ensayo El proceso analítico para la determinación de la sustancia en una dada matriz recibe el nombre de ensayo o análisis. Ej: Determinación de Na en H 2 O. Determinación de Cafeína en Cafiaspirina Analito Sustancia en estudio en el sistema material. Ej: Na en H 2 O. O 2 en aire. Matriz Material en el cual se encuentra el analito. Ej: H 2 O en que se encuentra el Na y el aire cuyo componente es el O 2
CLASIFICACION DE LOS ANALISIS Ensayo Analítico Análisis Cualitativo Tiene por objetivo la identificación. Análisis Cuantitativo Identidad de una sustancia pura, de un analito en una matriz, la identidad de varios o todos los componentes de una mezcla. Tiene por objetivo la determinación de la concentración de uno o más analitos en una matriz, para ello se debe determinar previamente su presencia. Ensayo Analítico Análisis Físico Análisis Químico Húmedo Involucran reacciones químicas en solución, y procedimientos instrumentales no más complejos que una pesada. No involucra reacciones químicas, requiere tiempos cortos. Utiliza propiedades físicas conocidas de la sustancia en cuestión Análisis Instrumental Pueden involucrar reacciones químicas, pero siempre involucran instrumentales electrónicos sofisticados.
LA MUESTRA Sistema Material en estudio Acuario. Suelo. Atmósfera gaseosa de una planta eléctrica. Analito de Interés Amoníaco. Fósforo Total. Sulfuro hidrógeno. de Ensayo Determinación de Amoníaco en Aguas. Determinación de Fósforo en Suelos. Determinación de Sulfuro de hidrógeno en aire. Muestra Para poder llevar a cabo los ensayos requeridos, debe tomarse una porción representativa del sistema material y brindarla al laboratorio para su posterior análisis
Problema Elección del método analítico Toma de muestra Tratamiento de la muestra Proceso de medida Tratamiento de los datos Valoración de los resultados Informe y conclusiones
QUÉ SE ENTIENDE POR ERROR? En ciencia e ingeniería, el error, está más bien asociado al concepto de incerteza, incertidumbre, en la determinación del resultado de una medición. SE PUEDEN ELIMINAR COMPLETAMENTE LOS ERRORES EN UN ANÁLISIS? Es imposible llevar a cabo experimentos químicos libres de errores o incertidumbres. CUÁL ES EL MÁXIMO ERROR QUE SE PUEDE TOLERAR EN UN RESULTADO? La respuesta es un compromiso entre la exactitud requerida y el tiempo necesario para realizar el análisis. Por ejemplo, aumentar 10 veces la exactitud de un resultado puede llevar horas, días o aún semanas de trabajo adicional.
Tipos de Errores Groseros o accidentales Son errores que son tan importantes que no existe alternativa real que abandonar el experimento y empezar de nuevo por completo. Sistemáticos o Determinados Provocan que todos los resultados sean erróneos en el mismo sentido, son demasiado grandes, y se denomina también sesgo de la medida. Este tipo de error es responsabilidad del material empleado, de su origen y proceso de fabricación y del uso que se le da. Aleatorios o Indeterminados Estos provocan que los resultados individuales difieran uno del otro de manera que caigan a ambos lados del valor medio. Estos errores afectan la precisión de un experimento. Este tipo de errores son el resultado de un conjunto de variables y no son cuantificables individualmente. Contribuyen por exceso y defecto. Instrumento o Mala calibración o Mal funcionamiento o Etc. Método o Contaminación de Reactivos o Muestreo Incorrecto o Etc. Personales o Contaminación o Errores en cálculos o Etc.
4 incertidumbres aleatorias 12 incertidumbres aleatorias Un gran número de incertidumbres aleatorias
σ Las curvas gaussianas (distribución normal) se pueden representar por medio de una ecuación que tiene como parámetros la media de la población μ (eje de simetría de la distribución de los datos) y la desviación estándar de la población σ. μ
POR QUÉ EL ESFUERZO ADICIONAL DE ANALIZAR VARIAS MUESTRAS? 1) Porque el valor central de un conjunto de datos debiera ser más confiable que cualquiera de los datos individuales. 2) La dispersión de los datos debería proporcionar una medida de la incertidumbre asociada al promedio. Media Aritmética (x ) o Promedio Precisión Desvío Medio x = N i=1 N x i d i = x i x
Mayor Precisión Precisión: Describe errores aleatorios. Distribución de los datos alrededor de la media aritmética. Es el grado de confianza con que se puede repetir un experimento y este puede dar los mismo resultados. Es utilizado como sinónimo de repetitibilidad. Menor Sesgo Sesgo: Describe errores sistemáticos o experimentales. Distancia de la media calculada al valor verdadero de la media. Exactitud: Mide la proximidad de una medida individual (experimental) al valor verdadero; incorpora ambos tipos de error. Es el grado de concordancia entre el resultado de un ensayo y el valor de referencia aceptado.
ERRORES EXPERIMENTALES Error absoluto: Nos indica si el resultado experimental estuvo en exceso o deficiencia respecto del valor real o tomado como verdadero. E a = x i μ E a = x i x Error relativo (Error Relativo Porcentual): Es una forma de conocer el porcentaje de error que cometimos en nuestros resultados. E r = x i μ μ 100 E r = x i x x 100
Estudiante Resultados Comentario A 10,08 10,11 10,09 10,10 10,12 Preciso, Sesgado B 9,88 10,14 10,02 9,80 10,21 Impreciso, Insesgado C 10,19 9,79 9,69 10,05 9,78 Impreciso, Sesgado D 10,04 9,98 10,02 9,97 10,04 Preciso, Insesgado 9,70 Valor Verdadero Estudiante A Valor Promedio 10,00 10,30 Valor Verdadero Estudiante B 9,70 Valor Promedio 10,00 10,30 Valor Promedio 9,70 Valor Verdadero Estudiante C 10,00 10,30 Valor Verdadero Estudiante D 9,70 Valor Promedio 10,00 10,30
Muestra Número finito de Mediciones Población Número infinito de Mediciones. N Muestrear la Población
Población Se describe por μ y σ μ = x = N i=1 N x i con N σ = N i=1 (x i μ) 2 N con N Muestra Se describe por x y s x = N i=1 N x i con N finito s = N i=1 N 1 (x i x ) 2 CV = s 100 x Estimador Coeficiente de Variación o Porcentaje de la Desviación Estándar Relativa
Problema 1 En la determinación del contenido de plomo de una muestra de sangre se obtuvieron los siguientes resultados: 0,752; 0,756; 0,752; 0,751 y 0,760 en ppm de Pb. Calcule la media y la desviación standard para este conjunto de datos. Problema 2 La Normalidad de una solución se calculo con 4 titulaciones por separado y los resultados fueron 0,2041; 0,2049; 0,2039; y 0;2043. Cuál es el rango de los datos obtenidos? Informe la media y el C.V. de ésta determinación.