MUESTREO Y TOMAS DE MUESTRAS. INSTRUMENTOS DE TOMA DE MUESTRAS
1. Requisitos básicos del muestreo. 2. Plan de muestreo.
3. Conservación y transporte de las muestras. 4. Errores en el muestreo.
5. Almacenamiento de la muestra.
6. Manual de muestreo y registro en el laboratorio. 7. Preparación de la muestra para el análisis
1. El muestreo.
El muestreo es una operación que consiste en obtener: una porción seleccionada (muestra) del material en estudio (población), de tal manera que sea representativa con respecto a una o varias de sus propiedades dentro de los límites medibles de error
El tamaño de la muestra vendrá determinado por la complejidad del material.
La selección de la muestra se hará mediante un procedimiento establecido (Norma).
La muestra ha de ser fiel reflejo de la población. La muestra ha de ser representativa en todas aquellas propiedades que se vayan a medir (composición, densidad,...); esto significa que la muestra debe representar fielmente al material original.
Es necesario evaluar el error cometido en el muestreo.
Definiciones relacionadas con el muestreo
Lote: Totalidad del material que se quiere caracterizar.
Muestra bruta: Conjunto de muestras que se combinan para obtener una cantidad de material representativa del lote.
Muestra de laboratorio: Se obtiene a partir de la muestra bruta reduciendo su tamaño pero manteniendo la composición.
Alícuota: Fracción de muestra que se utiliza para el análisis.
Etapas de la toma de muestra: 1.- Recogida de la muestra. 2.- Conservación.
3.- Reducción del tamaño de partícula. 4.- Homogeneización.
PLAN DE MUESTREO
Procedimiento para seleccionar, extraer, conservar, transportar y preparar las porciones a separar de la población en calidad de muestras.
El proceso de muestreo debe estar planificado, detallado y escrito y el plan de muestreo debe incluir:
a) donde realizar la toma de la muestra;
b) quien tiene que realizar la toma de la muestra y
c) que procedimiento debe seguirse en la toma de la muestra
REQUISITOS DEL PLAN DE MUESTREO
1.- Informar sobre la naturaleza de la muestra y su matriz 2.- Informar sobre la instrumentación a utilizar en el muestreo 3.- Conocer el grado de homogeneidad de la muestra
4.- Indicar el número de submuestras necesarias para una exactitud determinada 5.- Presentar un esquema sobre las precauciones a seguir en la preparación de la muestra
TIPOS DE MUESTRAS
1.-Representativa: composición y propiedades similares al conjunto de la muestra 2.-Selectiva: obtenida en el muestreo de determinadas zonas.
3.-Sistemática: obtenida según un procedimiento sistemático. 4.-Aleatoria: obtenida al azar.
5.-Composita: formada por dos o mas submuestras
TIPOS DE MUESTREO
1.-Intuitivo: Basado en la experiencia en algún tipo particular de muestra 2.-Estadístico: Mediante un modelo estadístico previamente validado
TECNICAS DE MUESTREO
En la planificación del muestreo, han de considerarse los siguientes aspectos: a) Cuando, donde y como recoger la muestra
b) Equipos de muestreo : mantenimiento y calibración
c) Contenedores de la muestra : limpieza , adición de estabilizantes y conservación
d) Transporte de la muestra
e) Pretratamiento de la muestra : secado, homogeneización y manejo de la muestra
f) Submuestreo
g) Sistema informativo en el laboratorio
h) Selección de los puntos y tiempos de muestreo :
Se toman incrementos de muestra en puntos preseleccionados al azar, siguiendo un programa de muestreo, en el que se incluyan estos puntos.
- Representatividad de la muestra
La concentración de los analitos en la muestra obtenida debe ser idéntica a la concentración en la muestra real en la posición y tiempo en la que se ha realizado el muestreo y que esta no varíe hasta la ejecución de los análisis.
- Etiquetado de la muestra
Las muestras se etiquetan en el momento en que son tomadas con la siguiente información:
a) Persona que realiza el muestreo; b) Día, hora y lugar;
c) Información sobre la metodología seguida y d) Incidencias durante el muestreo.
- Subdivisión de la muestra
La muestra bruta obtenida resulta de la mezcla de un cierto número de unidades de muestreo.
El número de unidades de muestreo depende de: a) Tamaño de las partículas
c) Exactitud requerida en los resultados
La estadística de muestreo basada en el principio de que : “ Todas las partículas o porciones del material , deben tener la misma probabilidad de ser tomadas ” es vital para la obtención de una muestra de la forma mas sencilla y representativa posible. Tamaño de la muestra
MOLIENDA
REDUCCIÓN
TAMAÑO MUESTRA
HOMOGENEIZACIÓN MUESTRA
BRUTA MUESTRA DE LABORATORIO ALÍCUOTA
TRANSPORTE Y CONSERVACION DE LA MUESTRA PRECAUCIONES EN EL TRANSPORTE
Evitar la exposición a humedades extremas y mantenerlas a 4 º C.
Las muestras biológicas o de alimentos es necesario transportarlas congeladas PRECAUCIONES PARA LA CONSERVACION
Reducir los riesgos de alteraciones por contacto con la atmósfera, absorción y oxidación
Evitar su exposición al aire ya la luz y su manipulación
Los sólidos se mantienen secos eliminando el agua en una estufa Las muestras biológicas se congelan en nitrógeno líquido o se liofilizan El tratamiento de los líquidos depende del tipo de análisis
ERRORES EN EL MUESTREO Se deben a:
Perdida de elementos
a) Adsorción por las paredes del recipiente o superficie de las herramientas b) En procesos de secado, evaporación y mineralización
c) Salpicaduras en el proceso de agitación y preparación de la muestra Variación en la composición química de la muestra
a) Pérdida o adsorción de agua b) Procesos de hidrólisis
d) Procesos de fermentación o microbiológicos
ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA Las muestras se almacenan por dos motivos: a) Porque su análisis no va a ser inmediato
b) Para guardar un duplicado con el fin de hacer un chequeo de los resultados obtenidos en los análisis iniciales
Para conservar las muestras durante largos periodos de tiempo es recomendable: a) Que el aire contenido en el espacio libre del recipiente sea mínimo
b) Que el material sea hidrófobo
c) Que su superficie sea lisa y no porosa
Los materiales utilizados para almacenar las muestras son de tres tipos: a) Polímeros (teflón, polietileno, polipropileno, plexiglás y goma de silicona ) b) Vidrios (cuarzo sintético y borosilicato de vidrio)
c) Metales (papel de aluminio, platino y titanio de elevada pureza)
MANUAL DEL MUESTREO Y REGISTRO EN EL LABORATORIO Las muestras se etiquetan con la siguiente información:
a) Numeración de la muestra; b) Descripción del material; c) Lugar de muestreo
d) Fecha y hora del muestreo;
e) Muestreador y método de muestreo y
g) Información adicional (pH, temperatura, etc.)
Esta información se registra en el laboratorio junto otra adicional: a) Símbolo de la muestra;
b) Naturaleza de la muestra; c) Análisis requeridos;
Muestreo de sólidos
En el muestreo de sólidos, el tamaño de partícula es una variable.
Hay tres etapas en la preparación de la muestra para el análisis de sólidos:
Reducción del tamaño:
La reducción de tamaño se logra por medio de máquinas especiales como trituradoras, machacadoras de mandíbula, o, en un laboratorio, con un simple mortero de hierro o ágata. Se reduce a fragmentos de un diámetro máximo de 2.5 cm, después de lo cual se extiende la muestra bruta sobre una superficie plana y limpia, por ejemplo, un piso de cemento, de tal manera que la muestra no pueda absorber humedad ni permitir la entrada de cuerpos extraños a la misma durante su preparación.
Molienda Reductor Jones grano grueso
Molienda
grano fino Distribuidor de muestras
Acepta Rechaza
Reducción de la muestra. (Método del cuarteo):
Se obtiene la muestra en el tamaño de partícula conveniente, se mezcla cuidadosamente y se apila de manera circular, procediendo de fuera hacia dentro, y golpeando con cuidado el vértice del montón después de la adición de cada paletada.
Debe procurarse la formación de un montón simétrico, puesto que el polvo tiende a reunirse en el centro. Para lograrlo es conveniente el colocar un gran embudo o tolva en el centro del montón, e irlo subiendo poco a poco, para conseguir que el material no caiga violentamente sobre el montón, sino que fluya con suavidad. Se esparce regularmente el material comprimiendo el vértice del montón con una tabla cuadrada.
Se divide en cuatro partes iguales mediante dos diámetros perpendiculares y se rechazan dos sectores opuestos. Se reúnen los dos sectores restantes después de triturarlos hasta que el diámetro de los trozos mayores sean la mitad del que tenían las porciones más gruesas en el primer montón.
El montón obtenido se hace y deshace un par de veces, y se vuelve a cuartear como se indicó anteriormente. Repitiendo sucesivamente estas operaciones cuantas veces sea necesario para obtener el peso de muestra conveniente.
1. Forma un cono
2 Derrama en vértice
3 Aplana
4 Reforma cono
5 Derrama en vértice
7 Reforma cono
8 Derrama en vértice
9 Repetir las veces necesarias
MÉTODO DE CUARTEO DE MUESTRAS cono aplana
divide en cuatro partes se rechazan dos y se rehace el cono
6 Aplana
Homogeneización:
Tan pronto como el volumen del montón lo permite, en general cuando pesa unos 60 kg, se extiende la cantidad que queda de la muestra bruta primitiva sobre una lona fina de forma cuadrangular y se mezcla tirando de una punta de la lona hasta, sobre y más allá de la punta opuesta, de manera que el material no resbale, sino que ruede sobre sí mismo. Luego se hace lo propio con las dos puntas opuestas, y se repite la operación hasta lograr la mezcla perfecta. Teniendo la masa en el centro de la lona, se amontona, extiende y cuartea como en las primeras operaciones.
Si se trata de embalajes (sacos) de un lote, una regla aproximada es aplicar la siguiente fórmula: x2 donde x: es el nº de embalajes del lote y el resultado nos dará el número de embalajes a muestrear.
X=Nº embalajes
Y X2 Notomas espaciamiento entreN=X/Y = embalajes
<3 todas
3-10 3
10 3 3
20 4 5
100 8 12
200 10 20
400 15 26
1.000 23 42
Para tomar una muestra de un camión o un vagón se toman las muestras con una sonda que se introducen en el material a distintas alturas. Estas sondas tienen la posibilidad de cerrarse con el material dentro.
Para recoger la muestra en cada vagón se pueden realizar 15 puntos en los que se realiza la toma de muestra tal como se muestra en la figura.
El número mínimo de tomas a efectuar depende del número de vagones:
Número de vagones Número de tomas
1 5
2 8
3-12 12
13-20 15
21-50 20
Puntos a muestrear un vagón 3 1 10 6 2 11 7 12 4 9 13 5 8 14 15
sonda para muestrear varios puntos
Si el material está en movimiento en una cinta transportadora la muestra se toma a intervalos regulares en toda la anchura de la cinta, ya que debido al movimiento los trozos grandes tienden a situarse a los lados de la cinta.
Cuando se trata de la toma de muestra de un producto contenido en un gran número de embalajes (sacos, cajas, barriles, etc...) hay que tener en cuenta que debido a la separación de tamaños que sufre el material dentro del envase, así como a las posibles alteraciones de su contenido en humedad, deben hacerse las tomas en el centro del envase.
Toma de muestra de plantas
Para conocer la composición química tenemos que especificar la zona de la planta que hemos elegido. Lo más usado es el análisis foliar (de las hojas).
Hay que tener en cuenta que la composición química puede variar por muchos factores como el cambio de estación, del día a la noche, etc...
Toma de muestra de aleaciones
Hay que tener cuidado, ya que a medida que se enfría la aleación, los metales de punto de fusión más alto se irán solidificando primero.
INSTRUMENTROS DE TOMA DE MUESTRAS SÓLIDAS
Muestreo de líquidos:
Una regla general en el muestreo de líquidos es que la homogeneidad no debe ser supuesta.
La toma de muestra se realiza de manera diferente según que el líquido se halle en reposo en un solo recipiente, o en varios, o que se trate de líquidos en movimiento. Cuando hay corrientes, la muestra se toma en contracorriente. Es el caso de ríos, tuberías...
En líquidos homogéneos suele bastar con introducir varias veces una pipeta y tomar las cantidades de líquido precisas para completar el volumen de muestra requerida. Para muestrear botellas o pequeños contenedores, se introduce una pipeta cerrada y se deja introducir el aire en el punto deseado. También se pueden utilizar jeringas para extraer las muestras.
Si las características del líquido permiten suponer la existencia de zonas de distinta composición, se procede a efectuar tomas a distintas profundidades por medio de una sonda para líquidos.
La toma de líquidos en movimiento puede efectuarse de manera continua o intermitente mediante la colocación de una derivación en la tubería. Se pueden obtener muestras en distintos puntos con llaves que a tal efecto se dispongan en las tuberías.
tiempo necesario para tomar la muestra, se practica en ella la toma por uno de los procedimientos anteriores.
En mezclas de líquidos inmiscibles lo mejor es dejar separar las distintas capas y efectuar diversas tomas de los componentes de cada capa, mezclándolas después en las proporciones adecuadas.
INSTRUMENTOS DE TOMA DE MUESTRAS LÍQUIDAS.
Los muestreadores de profundidad contienen algún tipo de mecanismo para quitar el tapón del recipiente cuando éste se encuentra a una determinada profundidad. Uno de estos puede ser una botella de 1 litro sujeta con una cuerda y con un peso para que se hunda. El tapón va sujeto con una cuerda para que en un momento determinado se abra la botella. Las cuerdas pueden sustituirse por alambres o varillas en el caso de muestreo de depósitos.
Los muestreadores automáticos se abren cuando una varilla toca el fondo del depósito o cuando una pesa mensajero se desliza sobre la guía actuando sobre un mecanismo, permitiendo que entre la muestra. El aire es expulsado a través de un tubo al exterior.
sonda abierta
MUESTREADORES SÓLIDOS Y LÍQUIDOS
Muestreador líquidos Funcionamiento micromuestreador
guías
mensajero
grifo eje orificios aire
tapón
1) 2) 3) 4) 1)Las
botellas Kemmerer
2)Los muestreadore
s Van Dorn
3)Las bombas
Bacon
Muestreo de gases:
La detección y caracterización de gases se realiza habitualmente in situ. Sin embargo, en algunas ocasiones la tecnología existente no permite un análisis más detallado y las muestras han de ser llevadas a un laboratorio para continuar su análisis.
Un elemento fundamental en este tipo de analítica es el recipiente, que suele ser metálico e incluso a veces presurizado. Además, debe estar garantizado ante la posibilidad de cualquier tipo de fuga o contaminación.
Si el recipiente es el adecuado no se requiere de ninguna consideración específica para el transporte de las muestras al laboratorio.
En el muestreo de gases se usan recipientes que “atrapan” el gas. Para ello se hace circular el gas a través de un tubo de vidrio (250-1000 ml de capacidad), que se cierra por los dos extremos. A veces es necesario arrastrar el gas y esto se consigue con un frasco de agua que mediante desplazamiento conseguimos una depresión o también con una jeringa u otro dispositivo mecánico que desplace el aire del tomamuestras.
En el caso de muestreo de aire, se hace pasar una cantidad de aire a través de un tren de muestreo que en general contiene:
wfiltro : consta de una membrana (0,45 µm) que retiene las partículas sólidas
wbomba de aspiración : es una bomba de vacío que hace que circule el aire a través de todo el sistema.
wmedidores de flujo : pueden ser de dos tipos :
- los que miden velocidad: son pequeños y de bajo costo, pero tienen la desventaja de medir la velocidad puntualmente y deben vigilarse con frecuencia durante el periodo de muestreo. El más simple es el rotámetro: que consta de un flotador esférico en el interior de un tubo con una escala. - los que miden volumen: registran el flujo total y son más útiles. Un ejemplo
es el contador de gas y su mecanismo es un conjunto de fuelles de plástico que se llenan y se vacían alternativamente, haciendo que se muevan las agujas de las carátulas mediante un sistema de palancas.
Dispositivos de muestreo : El tercer componente del tren de muestreo es el colector que puede ser de dos tipos dependiendo de los contaminantes:
- Si los contaminantes están en forma de aerosol la muestra se recoge mediante un filtro de fibra de vidrio, vidrio fritado... Otro dispositivo colector para contaminantes en aerosol es el muestreador de impacto, que consiste en presentar superficies de choque en el recorrido del gas.
Bolsa Teflón para el muestreo de gases
Detector múltiple de gases para
