UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

TESIS

Para optar el título profesional de Ingeniero Químico

PRESENTADO POR:

MARIELA APONTE HUAMÁN

IRVIN FRANCISCO CALDERÓN DAVIRÁN

HUANCAYO – PERÚ 2014

VALIDACIÓN DE UN MÉTODO DE ANÁLISIS POR

ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA PARA MINERALES DE PLOMO EN EL LABORATORIO DEL GRUPO GLENCORE

UNIDAD MINERA SANTANDER-TREVALI

ii ASESOR DE TESIS:

Ms.C. Rojas Quinto Andrés Corcino

iii DEDICATORIA

Dedico ésta tesis a mi abuelo Francisco Davirán Batalla por haberme apoyado siempre, por ser el mejor abuelo y padre que Dios me brindó para poder encaminarme como él lo supo hacer y a mi madre Dora Davirán Quispe por su infinito apoyo y amor que me brinda día a día.

IRVIN iRVIN

Este trabajo va dedicado al regalo más bello que me dio Dios, a mi madre Salomena Huamán Chaupis, quien también es mi motivación de progreso, a mi padre Eusebio Aponte Castillo y a mi hermano Edison Aponte Huamán, quienes día a día me dan su apoyo incondicional para que yo pueda lograr todos mis proyectos.

MARIELA

iv AGRADECIMIENTO

El agradecimiento de nuestra tesis principalmente es a Dios quien nos ha guiado y dado la fortaleza de seguir adelante, a nuestras familias y a los catedráticos de la Facultad de Ingeniería Química por quienes hemos llegado a obtener los conocimientos necesarios para poder desarrollar la tesis; de manera especial agradecemos al Ingeniero Andrés Rojas Quinto por todos los alcances y apoyo brindado a lo largo del desarrollo de éste trabajo de investigación, a la unidad minera Santander-Trevali perteneciente al grupo Glencore quienes nos brindaron las facilidades para poder desarrollar las pruebas experimentales dentro su laboratorio químico.

v INTRODUCCIÓN

En la actualidad los laboratorios deben demostrar que sus métodos analíticos proporcionan resultados fiables y adecuados para su finalidad y propósito perseguido ya que muchas de las decisiones que se toman están basados en la información que estos datos proporcionan. La validación de las metodologías, junto a otras actividades englobadas en el control del aseguramiento de la calidad, permite demostrar a los laboratorios que sus métodos analíticos proporcionan resultados fiables.

Validar un método consiste en verificar y documentar su validez, esto es, su adecuación a unos determinados requisitos, previamente establecidos por el usuario para poder resolver un problema analítico particular. Estos requisitos son los que definen los parámetros o criterios de calidad que debe poseer un método a utilizar para resolver el problema analítico.

Es por ello que nos vemos en el deber de desarrollar este tema como un aporte de conocimiento a la compañía minera Glencore, unidad Santander y así mismo a la Facultad de Ingeniería Química de la UNCP; ya que debido a las exigencias del mercado hoy en día los laboratorios necesitan validar todos sus métodos analíticos para así alinearse a los requisitos de las normas de certificación como la ISO/IEC 17025.

El presente trabajo de investigación pretende implementar y validar un método analítico para análisis de minerales en el laboratorio químico de la compañía minera Glencore, unidad Santander, para así demostrar que los resultados obtenidos con dicho método analítico son confiables. Los criterios de calidad que deben verificarse son la consistencia, la precisión, la especificidad, la veracidad, la variabilidad, la normalidad, la robustez y la incertidumbre de los resultados obtenidos con el método ya que, de esta forma, se obtienen resultados rastreables y comparables.

Los Autores.

vi RESUMEN

En el presente trabajo se desarrolló la validación del método de análisis por espectroscopia de absorción atómica para análisis de plomo en el laboratorio del grupo glencore unidad minera Santander-Trevali. A partir de la necesidad de contar con resultados confiables ya que considerando que todas las operaciones de un procedimiento de medida suponen introducir errores aleatorios y también sistemáticos, debido a defectos en la instrumentación, defectos en el operador y defectos en el método de análisis. Solo la utilización de un método validado y sujeto a una norma de calidad permite que el método dé un resultado confiable al problema analítico inicialmente planteado.

El método fue validado siguiendo una metodología de trabajo elaborada mediante un protocolo de validación, donde se analizaron diferentes parámetros como: consistencia, límite de detección, limite de cuantificación, precisión, veracidad, variabilidad, normalidad, especificidad, robustez e incertidumbre.

El trabajo se realizó mediante pruebas experimentales, realizadas por cuatro analistas diferentes donde cada analista realizó un total de 30 análisis por cada MRC, generando así un total de 120 análisis. Se contó con un patrón estándar internacional (MRC) el cual nos brinda referencia de la exactitud al analizarlo con nuestro método.

El tratamiento de los datos experimentales fueron determinados mediante el software Minitab y Excel en cual se facilitan el tratamiento de los datos estadísticos a realizar para evaluar los criterios de aceptabilidad de los parámetros de validación.

Al realizar el estudio estadístico de los resultados se demostró que el método analítico cumple con los criterios de aceptabilidad el cual nos indica que es preciso, especifico, veraz, consistente, robusto, tiene una distribución normal, el límite de detección=0.09788, límite de cuantificación=0.2869, y tiene una incertidumbre=+/- 0.1401, concluyendo así que el método analítico desarrollado nos entrega resultados válidos y confiables.

vii OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

 Validar un método de análisis por espectroscopia de absorción atómica para minerales de plomo en el laboratorio del grupo Glencore unidad minera Santander - Trevali.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Establecer los parámetros de validación óptimos en el desarrollo del método de determinación de plomo a condiciones reales del laboratorio.

 Determinar mediante estudios experimentales las características funcionales del método para que éstos satisfagan los requerimientos para la aplicación analítica.

 Evaluar los criterios de aceptabilidad de los resultados obtenidos del método, mediante técnicas estadísticos.

 Aplicar el método en el laboratorio del grupo Glencore Empresa Trevali a muestras de minerales de plomo.

viii NOMENCLATURA

ABREVIACIONES UTILIZADAS

INDECOPI: Instituto nacional de defensa de la competencia y de la producción intelectual.

NTC: Comité técnico de normalización.

ISO: Organización internacional para estandarización.

MRC: Muestra de referencia certificada.

LCM: Limite de cuantificación del método.

LDM: Límite de detección del método.

SIMBOLOGÍA S,



Sr: Desviación estándar a condiciones de repetibilidad.

SR: Desviación estándar a condiciones de reproducibilidad.

SL: Desviación estándar de los laboratorios.

h: Estadística de consistencia de Mandel entre analistas.

K: Estadística de consistencia de Mandel del analista.

Ho: Hipótesis nula Ha: Hipótesis alternativa.

n : Número de repeticiones del ensayo por analista.

C: Estadística de precisión de Cochran.

G: Estadistica de precisión de Grubbs.

T: Prueba t-student.

Yi

X, : Valor del promedio.

RSDHorwitz: Método de la prueba de Horwitz.

RSDr: Desviación estándar de repetibilidad.

RSDR: Desviación estándar de reproducibilidad.

ix

AD: Estadístico de Anderson Darling

2

Sr : La varianza de repetibilidad.

2

SL : La varianza entre analistas.

patron

C : Concentración del patrón.

X: elemento a determinar, % Y : Elemento a determinar, ppm V : Volumen, ml

L : Lectura del analito en solución, ppm LBK: Lectura de blanco, ppm

F: Factor de dilución W: Peso de la muestra, g.

nj

: Tamaño de la j-ésima muestra entre muestras.

 

 

p: Número de analistas.

Tt: t-student tablas.

Tc: t-student calculado.

LOQ: Limite de cuantificación.

LOD: Limite de detección.

v: Grados de libertad.

c: Concentración de las moléculas que absorben en ese camino óptico.

s: Sesgo.

x INDICE

DEDICATORIA III AGRADECIMIENTO IV INTRODUCCIÓN V RESUMEN VI OBJETIVOS VII NOMENGLATURA VIII ÍNDICE X CAPÍTULO I

INFORMACIÓN GENERAL

1.1 Sobre la empresa . 1 1.1.1 Perfil de la empresa. 1

1.1.2 Antecedentes. 1

1.1.3 Ubicación y clima. 2

1.1.4 Organigrama de la empresa. 3

1.2 Memoria descriptiva del laboratorio. 4

1.3 Caracterización y planteamiento del problema . 4

1.4 Justificación del estudio . 5

CAPITULO II MARCO TEÓRICO

2.1 Revisión bibliográfica (Antecedentes). 7

2.2 Marco conceptual. 10 2.2.1 Análisis de minerales. 10 2.2.1.1 Análisis de minerales por absorción atómica. 10

2.2.2 Validación. 16 2.2.3 Validación como requisito de la norma UNE-EN 17025. 16

2.2.4 Validación de métodos de ensayo. 17 2.2.4.1 Etapas del proceso de validación. 17 2.2.4.2 Parámetros de validación. 20

2.2.4.2.1 Selectividad. 20

xi

2.2.4.2.2 Linealidad 21

2.2.4.2.3 Sensibilidad. 22

2.2.4.2.4 Límites 23

2.2.4.2.5 Exactitud. 25

2.2.4.2.6 Robustez. 28

2.2.4.2.7 Incertidumbre. 29

2.2.4.2.8 Incertidumbre global. 30

2.2.4.3 Plan de validación. 31

2.2.4.4 Desarrollo de pruebas de parámetros de validación. 32 2.2.4.5 Evaluación de resultados de la validación. 32

2.2.4.6 Informe de validación. 32

2.2.5 Términos empleados. 33

2.2.6 Métodos estadísticos. 35

2.2.6.1 Prueba de Mandel (h y k). 36

2.2.6.2 Prueba de Cochran y Grubbs. 37

2.2.6.3 Prueba de Anderson Darling Normanly test. 39

2.2.6.4 Prueba de Wilcoxon. 40

2.2.6.5 Prueba H de Kruskal-wallis. 41

2.2.6.6 Método de prueba RDS Horwits. 42

2.2.6.7 Prueba de t-student de dos muestras. 43

2.2.6.8 Método de prueba F. 45

2.2.6.9 Método de Chi-Cuadrado. 46

2.2.6.10 Prueba de verosimilitud (GTEST). 47

2.2.6.11 Análisis de varianza (ANOVA). 47

2.2.6.12 Regresión lineal simple. 49

2.2.6.13 Prueba de Man Whitney. 49

CAPÍTULO III PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Método de investigación. 51

3.1.1 Tipo de investigación. 51

3.1.2 Población y muestra. 52

3.2 Diseño de la investigación. 52

3.2.1 Matriz de diseño. 53

3.2.2 Sistema de hipótesis. 54

xii

3.2.3 Variables. 54

3.3 Materiales y reactivos. 54 3.3.1 Equipos. 54 3.3.2 Reactivos. 55

3.4 Procedimiento para análisis de plomo por espectroscopia de absorción atómica-Digestión ácida (HNO₃, HCl, HClO₄). 3.4.1 Principio del método. 56 3.4.2 Procedimiento. 56 3.4.2.1 Recomendaciones. 56 3.5 Lectura en espectrofotómetro de absorción atómica. 57

3.5.1 Equipo de lectura. 57 3.5.2 Salud, seguridad y medio ambiente. 57

3.5.3 Condiciones ambientales. 57 3.5.4 Materiales y reactivos. 57

3.5.5 Control de equipos y lámparas. 58

3.5.6 Procedimiento de lectura 58 3.5.7 Cálculo de porcentaje de plomo. 59

CAPITULO IV PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1 Resultado de validación del método de ensaye. 60

4.2 Resultados de análisis-Muestra certificada de mineral de Pb. 60

4.2.1 Datos del procedimiento 60

4.2.2 Elaboración de histogramas de frecuencia. 62

4.2.3 Determinación de la regresión lineal. 64

4.3 Determinación de la validez. 66

4.3.1 Determinación de la consistencia: Prueba de Mandel. 66

A. Estadística de consistencia de mandel entre analistas h. 66

B. Estadística de consistencia de mandel entre analistas k. 67

4.3.2 Determinación de la precisión – Prueba de Cochran. 71

A. Estadística de precisión de Cochran. 71

4.3.3 Determinación de valores atípicos: Prueba de Grubbs 73

4.4 Determinación de la precisión. 75

4.4.1 Condiciones de repetibilidad. 75

A. Desviación estándar de repetibilidad. 75

xiii

4.4.2 Condiciones de reproducibilidad. 75

A. Desviación estándar de reproducibilidad. 75

4.4.3 Determinación del rango de precisión 77 4.4.4 Determinación de la desviación estándar relativa. 77

4.4.5 Determinación de precisión y repeticiones de cada etapa. 78

4.5 Determinación del límite de detección y cuantificación. 78

4.6 Determinación de la veracidad. 79

4.7 Prueba de normalidad 80 4.8 Determinación de la robustez. 83

4.9 Determinación de la especificidad. 85

4.10 Determinación de la homogeneidad. 85

4.11 Determinación de la incertidumbre. 87

4.11.1 Cálculo de los componentes de la incertidumbre. 88

CONCLUSIONES XIV

RECOMENDACIONES XVII BIBLIOGRAFÍA XVIII

ANEXOS XXI

1 CAPÍTULO I

GENERALIDADES

1.1 SOBRE LA EMPRESA

La Empresa del Grupo Glencore unidad minera Trevali Perú SAC, cesionaria de las concesiones mineras de la antigua Mina Santander, viene desarrollando sus operaciones en la explotación, beneficio y comercialización de minerales polimetálicos. Ambientalmente, busca mejorar las condiciones del medio recuperando los relaves almacenados junto a las instalaciones y socialmente dar oportunidades de empleo a aproximadamente 320 personas entre profesionales y obreros. Se encuentra registrada ante el Ministerio de Energía y Minas mediante R.D. N° 822-2007-MEM/AAE.

1.1.1 RESEÑA HISTÓRICA

La Mina Santander fue explotada hasta el año 1992 por la Compañía Minerales Santander INC Sucursal del Perú, la misma que debido a los problemas laborales y sociales que tuvo que enfrentar, dejó de operar.

La unidad minera Trevali Perú SAC ha adquirido derechos sobre las operaciones mineras, conformada por tajos abiertos y labores subterráneas ubicadas en tres áreas mineralizadas denominadas:

Magistral Sur, Centro y Norte. Aguas abajo de los tajos abiertos se ubican las instalaciones de la planta de procesamiento e instalaciones auxiliares e inmediatamente después se ubica el depósito de relaves.

1.1.2 UBICACIÓN GEOGRAFICA Y ACCESO

La unidad minera está ubicada en el distrito de Santa Cruz de Andamarca, provincia de Huaral del departamento de Lima, sobre una altitud promedio de 4620 msnm; cabecera de la cuenca del río Huaral, inmediatamente aguas abajo de la divisoria de cuenca del Mantaro y Pacífico. El acceso puede ser realizado mediante la vía Lima - Canta – Santander con una distancia de 200 km, y por la vía Lima – Huaral – Tingo – Baños – Santander con una distancia de 215 km.

2

Tabla Nº 1-1 Ubicación geográfica Coorden

adas UTM

Norte (m)

8´762,745 Este

(m)

334,417

Altitud (msnm) 4,620

Fuente: Elaboración de los tesistas.

El estudio se desarrolló en el laboratorio químico de la Empresa Minera del grupo Glencore Unidad minera Trevali, ubicado en el departamento de Lima, provincia de Huaral actualmente operada por la Empresa SGS.

1.1.3 CLIMA

El clima en la zona es variado; las temperaturas medias varían entre los 6° y 16° C. Las cumbres nevadas, sobre los 4,500 msnm, presenta un clima glacial; el altiplano tienen un clima frígido; las vertientes bajas tienen temperaturas moderadas y los valles profundos y cálidos. Las precipitaciones, encima de los 3,800 msnm, son en forma de nieve y granizo; desde los 2,500 msnm, la precipitación es abundante particularmente durante el verano austral (diciembre-abril).

3

Fuente: Elaboración de los tesistas.

JAVIER NUÑES GERENCIA DE OPERACIONES

LUIS SANCHEZ

SUPERINTENDENTE DE MINA

TIM KINGSLEY

SUPERINTENDENTE DE GEOLOGIA

ELOY ROJAS

SUPERINTENDENTE DE PLANTA

DIOGENES CHIHUAN GERENTE SAS

NATALIA RODRIGUEZ SUPERINTENDENTE DE RRII

RICHARD LOZANO JEFE DE ADMINISTRACION

EDGAR QUISPE JEFE DE CAMPAMENTO

FREDY ZEVALLOS JEFE DE LABORATORIO SGS JAVIER NUÑES

GERENCIA DE OPERACIONES

LUIS SANCHEZ

SUPERINTENDENTE DE MINA

TIM KINGSLEY

SUPERINTENDENTE DE GEOLOGIA

ELOY ROJAS

SUPERINTENDENTE DE PLANTA

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1.2 MEMORIA DESCRIPTIVA DEL LABORATORIO

El Área del Laboratorio Químico cumple una función muy importante para la producción en la unidad minera Santander-Trevali, debido a que diariamente se reportan leyes tanto para Mina como para Planta Concentradora, todos estos resultados son obtenidos a través de sus diferentes áreas.

Se cuenta con 6 áreas en su interior como son:

 Sala de Preparación Muestra Planta

 Sala de Preparación Muestras Mina

 Sala de Fundición

 Sala de Vía Húmeda

 Sala de Absorción Atómica

 Sala de Balanzas

1.3 CARACTERIZACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las limitaciones que tiene el laboratorio de la Minera Trevali, fu ndam e n ta lm en te es debido a la falta de implementación de métodos validados internamente, este problema se puede superar cuando el Ingeniero químico desarrolla métodos confiables para realizar los análisis. De acuerdo a la norma ISO/IEC 17025; los laboratorios deben validar todos los métodos que se utilicen en el laboratorio, tanto los desarrollados por ellos mismos como aquellos procedentes de fuentes bibliográficas o desarrolladas por otros laboratorios. En este contexto, se puede utilizar una técnica instrumental cuyo costo sea aceptable y aplicarla a la determinación de la concentración de un analito, específicamente del plomo gracias a algunos cambios en su procedimiento empleando sustancias químicas que reaccionen selectivamente con el analito en estudio y que contaminen menos el ambiente, ya sea para concentrarlo o mejorar la sensibilidad del análisis. Durante el desarrollo de métodos de análisis, se investiga también la reducción del volumen de los residuos y de su toxicidad. En ocasiones, esto repercute en mejores selectividad y sensibilidad, y se alcanzan menores límites de detección. El desarrollo de métodos alternativos de análisis trae como principal beneficio el estudio de un mayor número de sustancias pues, en ocasiones, la falta de instrumentación impide el análisis de determinados analitos que, debido a su

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naturaleza, requieren de técnicas más complejas y costosas que las usuales.

El desarrollo del método en este trabajo permitirá implementar en el laboratorio un método de análisis confiable luego de realizar la validación correspondiente de manera tal que se cuente con un método de análisis de plomo de alta confiabilidad que garantice el control de los procesos y operaciones de las diferentes secciones de la Planta de tratamiento. Los parámetros para la validación son: consistencia, variabilidad, normalidad, veracidad, precisión, especificidad, robustez, incertidumbre, LOD / LOQ; la validación de métodos es un requisito importante en la práctica del análisis químico. Sin embargo, parece ser pobre entre los químicos analíticos la conciencia sobre su importancia de la exactitud de los resultados.

1.3.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

 Problema general

¿Cómo Validar un método de análisis por espectroscopia de absorción atómica para minerales de plomo en el laboratorio del grupo Glencore unidad minera Santander – Trevali?

 Problemas específicos

¿Cómo establecer los parámetros de validación óptimos en el desarrollo del método de determinación de plomo a condiciones reales del laboratorio?

¿Cómo determinar mediante estudios experimentales las características funcionales del método para que éstos satisfagan los requerimientos para la aplicación analítica?

¿Cómo evaluar los criterios de aceptabilidad de los resultados obtenidos del método, mediante técnicas estadísticos?

¿Se podrá aplicar el método en el laboratorio del grupo Glencore Empresa Trevali a muestras de minerales de plomo?

1.4 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO

1.4.1 CIENTÍFICA: El estudio se justifica en términos de desarrollo científico, ya que los análisis químicos vienen experimentando cambios continuos de acuerdo al avance científico y tecnológico y para que un laboratorio se

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certifique debe estar acorde con estos cambios y conforme con las normas.

1.4.2 TÉCNICA: Existen muchos métodos de análisis químicos de plomo y minerales por vía instrumental, sin embargo cada laboratorio tiene sus propios métodos de análisis según la naturaleza del mineral y la concentración de los metales en que se encuentran, por ello la Unidad Minera Trevali requiere de la implementación de un método propio así garantizar la confiabilidad de sus resultados.

1.4.3 ECONÓMICA: En el análisis químico de minerales se usan diferentes tipos de formulación de ácidos para la disgregación, en la medida que se utilizan estos reactivos químicos, los costos por análisis varían, como también los impactos que causan al medio ambiente por los gases tóxicos que emiten, el estudio se trata de minimizar el uso de los reactivos químicos, de esa manera generar ahorros a la empresa y disminuir los impactos ambientales generados por esta actividad.

7 CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA (ANTECEDENTES)

Fue a comienzos del siglo XX que se comenzaron a utilizar fenómenos distintos de los utilizados por las técnicas clásicas para resolver los problemas analíticos. Así, para el análisis cuantitativo de analitos inorgánicos, orgánicos y bioquímicos se empezaron a utilizar las medidas de sus propiedades físicas como la conductividad, absorción o emisión de luz, relación masa/carga y la fluorescencia. En los análisis cualitativos, los componentes separados se trataban seguidamente con reactivos originando así productos que podían identificarse por sus colores, sus puntos de ebullición o de fusión, sus solubilidades en una serie de disolventes, sus olores, sus actividades ópticas o sus índices de refracción. No se conocían todos los elementos de la tabla periódica y frecuentemente se incurría en errores, al dar por descubiertos elementos nuevos cuando en realidad eran elementos ya conocidos. Gracias al desarrollo de la espectroscopia cuando se daba la noticia de haber encontrado algún elemento nuevo, se observaba su espectro. Si este ya coincidía con los elementos ya conocidos se descartaba la novedad del elemento, si por el contrario no coincidía con ninguno de los espectros de elementos ya conocidos la prueba era inobjetable y se consideraba uno más de la lista de elementos químicos. [8]

Las Normas Técnicas Peruanas para métodos de análisis químicos, son estándares orientados a elevar la calidad de los productos o uniformizarla de a cuerdo a las exigencias del mercado, facilitando así su acceso o permanencia en él. La norma internacional ISO/IEC 17025 tuvo como antecesora, la Guía ISO/IEC 25 que tenía como base a los “Requisitos Generales para la Competencia de Laboratorios de Calibración y Ensayo” fue publicada en 1990 como un conjunto, acordado en el ámbito internacional, de requisitos técnicos y de sistema de la calidad aplicable a laboratorios que realizan calibraciones y/o ensayos. A finales del año 1999, esta Guía ha sido reemplazada por la Norma Internacional ISO/IEC 17025 la cual forma la base para la acreditación de laboratorios en el futuro. Los requisitos de la norma internacional ISO/IEC

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17025 aun cuando ésta incluye muchos de los criterios contenidos dentro de las Normas ISO 9001 y 9002, ha sido preparada específicamente tomando en cuenta las actividades de los laboratorios de ensayo y calibración. Se hace más énfasis en los elementos del sistema de la calidad y en los temas de competencia técnica pertinentes a las operaciones de un laboratorio.

Con la implantación de la norma internacional ISO/IEC 17025, existe mucha similitud entre el desarrollo de un sistema ISO/IEC 17025 y un sistema ISO 9001. Sin embargo se debe poner mayor atención en el desarrollo de un sistema ISO/IEC 17025 para detallar los temas técnicos pertinentes a los laboratorios de ensaye. Indecopi mediante la comisión de los reglamentos técnicos y comerciales describe ampliamente el desarrollo de la validación de los métodos con publicaciones como el reglamento general de la acreditación, reglamento de laboratorio de ensaye y calibraciones, guía para la validación de métodos de ensayo, lineamientos sobre la incertidumbre de la medición para laboratorios de ensayo, entre otras publicaciones que son de gran ayuda para el desarrollo de la acreditación.

En el contexto internacional se han encontrado trabajos de investigación respecto al tema de estudio, tal como la tesis de doctorado en la universidad de Colombia titulado; “validación de métodos para la determinación en aguas superficiales de metales alcalinos (sodio y potasio) por absorción atómica a la llama y alcalinotérreos (calcio y magnesio) por volumetría con EDTA”, también se ha tomado conocimiento del trabajo doctoral sustentado por la doctora Alicia Maroto Sánchez en la Facultad de Química de la Universidad Rovira I Virgili, Tarragona en octubre del 2002, tesis titulado “Incertidumbre en Métodos Analíticos”, ambas tesis se ocupan del aseguramiento de la calidad analítica, en validar el método de análisis el primero y en establecer un procedimiento para determinar la incertidumbre en métodos de rutina el segundo, ambos también coinciden en la certificación de métodos de análisis realizados en laboratorios.

Flores Mariños (2011), “Diseño y validación de un método de análisis por espectrofotometría uv-vis para cinc (ii) y mercurio (ii) en muestras acuosas”

Tesis para optar el título de Licenciado en Química en la Pontificia Universidad

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Católica, Facultad de Ciencias e Ingeniería, trabajó con el diseñó de un método confiable de análisis para cinc (II) y mercurio (II) en muestras acuosas como una alternativa viable a dichos análisis en el laboratorio de investigación. La técnica analítica se desarrolló por espectroscopía de absorción molecular UV/VIS debido a su fácil manejo, la rapidez del análisis y su fácil acceso dentro de la Sección Química.

La confiabilidad de los resultados entregados por este método se garantizó mediante un proceso de validación. Los parámetros empleados para expresar esta confiabilidad fueron precisión, veracidad, rango lineal, límite de detección, límite de cuantificación e incertidumbre. Se concluyó que el método desarrollado es una interesante alternativa analítica para la determinación de mercurio (II) y cinc (II) en disolución acuosa, pues los resultados del test de t- Student demostraron que las medias obtenidas mediante este método y la técnica de absorción atómica fueron estadísticamente iguales. (En el Instituto de Corrosión y Protección de la Pontificia Universidad del Perú, que es un laboratorio acreditado internacionalmente).

Espinoza Beltrán, Jessica Jaqueline - Limaylla Porta, Julio (2006), “Validación del método de ensaye de minerales de zinc por complexometría (EDTA) en la Facultad de Ingeniería Química de la UNCP”, tesis para optar el título profesional de Ingeniero Químico en la Universidad Nacional del Centro del Perú. El objeto principal del presente trabajo de tesis es de validar los métodos de ensaye de minerales de zinc por complexometría (EDTA) en la Facultad de Ingeniería Química de la UNCP. La metodología y las técnicas que se utilizan son fácilmente aplicadas al laboratorio, capturando los conceptos de control de calidad con un manejo de datos y basado en cálculos de los principales parámetros de validación. Donde el tratamiento de datos juega un rol importante en todo el desarrollo de la validación siendo éste último un requerimiento para la acreditación de laboratorios.

Alanya Medina (2012), “Evaluación de un material de referencia interno de Zn en muestras geoquímicas en la compañía minera Austria Duvaz S.A.C”, tesis para optar el título profesional de Ingeniero Químico en la Universidad Nacional del Centro del Perú. El objetivo planteado en esta investigación consiste por un

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lado en desarrollar una metodología de campo que permita evaluar el material de referencia interno que posee las mismas propiedades y características de la matriz y que cumpla con los requisitos básicos como homogeneidad, estabilidad, exactitud y trazabilidad y por otro lado realizar un análisis estadístico con el fin de cuantificar el material de referencia interno y con ello evaluar y garantizar la calidad en las diferentes etapas del proceso y la confiabilidad de los resultados.

2.2 MARCO CONCEPTUAL

2.2.1 ANÁLISIS DE MINERALES

La composición química es la propiedad más importante para identificar y cuantificar los minerales y para distinguirlos entre sí. Por ello el análisis de minerales mediante diferentes métodos es la llave que permite resolver problemas relativos a la composición y naturaleza química de la materia. Los métodos de análisis de minerales se pueden clasificar en varios grupos, basados en la medida final del análisis, dependiendo del tipo, concentración entre otros factores dependiendo de la naturaleza de la muestra. [9]

a) Métodos Gravimétricos b) Métodos Volumétricos

c) Métodos Instrumentales o Fisicoquímicos

Los métodos fisicoquímicos se basan en propiedades de interacción (absorción o emisión) de la materia con energía radiante o electromagnética, entre ellas se clasifican:

 Métodos Potenciométricos

 Métodos Calorimétricos

 Métodos Espectroscópicos

 Métodos Cromatográficos

2.2.1.1 Análisis de minerales por Absorción atómica

La espectroscopia de absorción atómica (EAA) abarca el estudio y medida de la energía radiante por átomos libres, el proceso analítico envuelve la conversión de moléculas o iones en átomos libres y luego la medida de absorción de radiación por estos átomos libres.

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a. El átomo y la espectroscopia de Absorción Atómica

El Átomo se encuentra compuesto por un núcleo rodeado por electrones.

Cada elemento tiene un número específico de electrones que está directamente relacionado con el núcleo atómico y que juntamente con él forman una estructura orbital que es única para cada elemento. Los electrones ocupan posiciones orbitales de una manera ordenada y predecible. La configuración más estable y de más bajo contenido energético es conocida como el estado basal o fundamental y es la configuración orbital normal para un átomo. Si se aplica la energía de magnitud apropiada a un átomo, la energía será absorbida por el átomo, y un electrón del exterior será promovido a una órbita menos estable o

“estado excitado”. Como este estado es inestable, el átomo regresará inmediata y espontáneamente a su configuración fundamental o estado basal. El electrón regresará a su posición orbital inicial estable, y emitirá energía inicialmente absorbida equivalente a la cantidad de energía inicialmente absorbida en el proceso de excitación. La Longitud de Onda de la energía radiante emitida está directamente relacionada a la transición electrónica que se ha producido, debido a que todo elemento tiene una estructura atómica única; la longitud de onda de la luz emitida es una propiedad específica y característica de cada elemento. Como la configuración orbital de un átomo mayor puede ser compleja, existen muchas transiciones electrónicas posibles y cada transición resultará en la emisión de luz de una determinada longitud de onda.

Figura N° II-1: Transiciones de Energía

Fuente: Conceptos, Instrumentación y Técnicas de Espectrofotometría – Richard.Beaty

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El proceso de excitación y decaimiento (considerado como emisión) al estado basal o fundamental es común en el campo de la Espectroscopia Atómica. Por esta razón ya sea la energía absorbida en el proceso de excitación o la energía emitida en el proceso de decaimiento puede ser medida y utilizada para propósitos analíticos

b. Absorción Atómica:

La espectroscopia de absorción atómica (EAA) es una técnica de análisis instrumental, capaz de detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos químicos. La característica de interés en las medidas por absorción atómica es la cantidad de luz a la longitud de onda resonante la cual es absorbida cuando la luz pasa a través de una nube atómica.

Conforme el número de átomos se incrementa en el paso de luz, la cantidad de luz absorbida se incrementará en una forma predecible.

Midiendo la cantidad de luz absorbida, una determinación cuantitativa de la cantidad del elemento analizado presente puede ser realizada. La nube de átomos requerida para mediciones en absorción atómica es producida por la adición de suficiente energía térmica a la muestra para disociar los compuestos químicos dentro en átomos libres. Para este propósito es útil aspirar una solución de la muestra dentro de una llama alineada con el rayo de luz. Bajo las condiciones apropiadas de llama, muchos de los átomos permanecerán en su estado fundamental y serán capaces de absorber luz de longitud de onda apropiada proveniente de una fuente de luz. La facilidad y la velocidad a la cual se pueden hacer determinaciones precisas y exactas utilizando esta técnica han hecho que la absorción atómica sea uno de los métodos más populares para la determinación de metales.

Figura N° II-2: Proceso de Absorción Atómica

Fuente: Conceptos, Instrumentación y Técnicas de Espectrofotometría Richard.

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b.1) Ley de Lambert – Beer

La ley de Beer-Lambert sirve como base para el análisis cuantitativo mediante medidas de absorbancia. Esta medida de la absorbancia se realiza a la longitud de onda correspondiente al pico de máxima absorción. La ley de Beer Lambert sostiene que la concentración de una sustancia en solución es proporcional a la absorbancia (A), de la disolución. Cuando una radiación monocromática pasa a través de una disolución homogénea en una celda, la intensidad de la radiación emitida depende de la longitud de la celda (l) y de la concentración (c) de la disolución.

Figura N° II-3: Ley de Beer

Fuente: Conceptos, Instrumentación y Técnicas de Espectrofotometría – Richard. Beaty

Io es la intensidad de la radiación incidente, mientras que, la intensidad de la radiación transmitida es I. La relación I/Io es conocida como la transmitancia. Matemáticamente, la absorbancia se relaciona con la transmitancia mediante la siguiente ecuación:

A = log Io / I = ϵ.c.l (2.1) Donde:

l :es el camino que recorre la radiación al atravesar la muestra (normalmente es 10 mm).

c: es la concentración de las moléculas que absorben en ese camino óptico y

ϵ: es la constante de absortividad molar, depende de la naturaleza de la molécula y la longitud de onda de la radiación.

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En el análisis cuantitativo espectrofotométrico se prepara una curva de calibración que relaciona la absorbancia con la concentración de varias disoluciones estándar de concentraciones conocidas. Curva de calibración en el análisis instrumental. Interpolación de la señal obtenida por el instrumento para hallar la concentración del analito en la muestra problema. [10]

Figura N° II-4: Curva de Calibración

Fuente: Conceptos, Instrumentación y Técnicas de Espectrofotometría – Richard. Beaty

Las soluciones estándar se miden en el espectrofotómetro bajo las mismas condiciones que las utilizadas posteriormente para las muestras desconocidas. Una vez graficada la curva de calibración, la concentración del analito se obtiene por interpolación. Para asegurar la fiabilidad de los resultados, estos pueden acompañarse de un análisis estadístico que cuantifica los errores asociados a cada punto de la recta, a la pendiente y ordenada en el origen de la recta.

Al proceso de establecer, tanto de manera cualitativa como cuantitativa, los errores y la incertidumbre de la medición se le denomina proceso de validación del método analítico. Gracias a este proceso se asegura que cada determinación de la concentración del analito en estudio es la mejor estimación del valor real, y que esta se encuentra dentro de

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ciertos límites de confianza, establecidos experimentalmente a través de la interpretación analítica y de las herramientas estadísticas.

c) Componentes de un equipo de Absorción Atómica Los instrumentos espectroscópicos característicos constan de:

 Una fuente estable de energía radiante como por ejemplo una lámpara de cátodo hueco en la absorción atómica o una lámpara de deuterio y wolframio en la absorción molecular.

 Un recipiente transparente para contener la muestra.

 Un monocromador, que es un dispositivo que aísla una región restringida del espectro para la medida.

 Un detector de radiación, que convierte la energía radiante en una señal utilizable

 Un sistema de procesamiento y lectura de la señal, que visualice la señal detectada en una escala de medida, en una pantalla de osciloscopio, en un medidor digital o en un registrador.

Figura N° II-5: Esquema de las partes de un espectrofotómetro de absorción atómica de flama.

Fuente: (Skoog, Holler, & Nieman, 1992).

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2.2.2 VALIDACIÓN

La validación de un método analítico es un paso fundamental para asegurar que los resultados entregados por dicho método son confiables. Cuando se realiza la validación de un método por parte del laboratorio, lo que se busca es poder determinar con fundamento estadístico que el método es adecuado para los fines previstos. En este sentido, es importante que para el proceso de validación se asignen responsables de realizar dicha tarea. De manera que, la validación se efectué en forma metódica, ordenada, trazable y confiable. Es importante que el laboratorio tenga claridad antes de iniciar la validación de cuáles son los requerimientos del método para establecer el alcance de la validación. Es esencial, entonces conocer el método a validar y su aplicabilidad, es decir, el analito, su concentración (nivel, LMP, LMR, etc.) y la matriz (o matrices) en las cuales se desea utilizar. [1] Confirmación, mediante el examen y el aporte de evidencias objetivas, de que se cumplen los requisitos particulares para un uso específico previsto. [11]

Se puede validar:

 Métodos analíticos

 Métodos de control de limpieza

 Equipos e instalaciones

 Procesos

 Programas de computación

 Persona

2.2.3 LA VALIDACIÓN COMO REQUISITO DE LA NORMA UNE-EN ISO /IEC 17025

Entre los requisitos técnicos establecidos en la norma ISO/IEC 17025 se encuentra la validación de métodos (Apartado 5.4) con ello se garantiza que el laboratorio analice y tenga bajo control uno de los factores que incide en la confiabilidad y la exactitud de los resultados que informan. [2]

El laboratorio debe validar los métodos no normalizados, los métodos que diseña o desarrolla, métodos normalizados empleados fuera del alcance previsto, así como las ampliaciones y modificaciones de los métodos normalizados, para confirmar que los métodos son aptos para el fin previsto. [3]

La norma ISO/IEC 17025 es el estándar de calidad mundial para los

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laboratorios de ensayos y calibraciones. Esta es la base para la acreditación de un organismo de certificación. Se publicó la versión actual en 2005. [4]

2.2.4 VALIDACIÓN DE MÉTODOS DE ENSAYO

La validación de un método de ensayo es un requisito primordial cuando deseamos obtener resultados técnicamente válidos, exactos y confiables. Sin embargo, el conocimiento de la importancia de la validación, de por qué debe hacerse, cuando debe hacerse, y saber exactamente lo que necesita realizarse, parece ser insuficiente. Muchas orientaciones relacionadas con los métodos de validación son ofrecidas en la literatura científica, especialmente sobre métodos particulares de análisis y medición, pero la mayoría de las veces estas no son usadas adecuadamente. Algunos analistas ven el proceso de validación del método como algo que solo puede hacerse de una forma externa al laboratorio, en colaboración con otros laboratorios. Por consiguientes no desarrollan protocolos internos de validación que son de gran ayuda en numerosas situaciones, además de ser técnicamente factibles. [2]

Existen dos formas de validar un método de ensayo:

 Estudio colaborativo

 Un solo laboratorio

2.2.4.1 ETAPAS DEL PROCESO DE VALIDACIÓN

La guía establece que la validación es un proceso de tres etapas:

 Establecimiento de los requisitos a cumplir, ya sea para los parámetros de validación en forma individual o conjunta.

 Determinación de los parámetros de validación.

 Evaluación de los resultados obtenidos para los parámetros validados comparados con los requisitos establecidos previamente.

En general se establece que el laboratorio debe validar:

 Método normalizado, ejecutado tal y como se establece en el documento.

 Método normalizado modificado, en el cual se hayan realizado cambios que puedan tener repercusión sobre la calidad de los resultados; por ejemplo cambio en la metodología de extracción, cambio en la matriz,

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extensión del rango, equipamiento nuevo, etc.

 Método interno, elaborado por el laboratorio o sacado de la bibliografía pero sin datos de performance del método.

Cuando se trata de un método empleado tradicionalmente por el laboratorio que no esté normalizado, se puede realizar una Validación Retrospectiva, es decir, en base a los datos experimentales que el laboratorio dispone, para la cual se realizara la recopilación de la mayor cantidad de datos históricos disponibles, para luego realizar un proceso de ordenamiento y selección de los datos recopilados, estos datos pueden ser: curvas de calibración, resultados de ensayos, cartas de control, ensayos de aptitud, etc. A través de estos, se deberán determinar los parámetros de validación, y evaluar si los resultados obtenidos para los fines de la son aceptable. En caso de ser un método nuevo (o uno antiguo del que no se dispongan de datos suficientes) se debe realizar una Validación Prospectiva, generando a través de análisis datos experimentales. [1]

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Figura Nº II-6 Etapas del proceso de validación

Fuente: Guía técnica, Validación de métodos y determinación de la incertidumbre de la medición.

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2.2.4.2 PARÁMETROS DE VALIDACIÓN:

La evaluación de los parámetros de validación permite determinar las características de rendimiento de un método analítico. [11] Un procedimiento detallado se realizó para la validación interna del método desarrollado, incluyendo el diseño experimental, análisis estadístico y evaluación de las fuentes de incertidumbre.

Tabla Nº2-1: Parámetros a evaluar según el nivel de normalización del método.

Tipo de método A comprobar Determinar Control Método

normalizado

- Exactitud - Repetibilidad - Incertidumbre - Límite de detección (si la norma lo indica)

- Rango - Linealidad - Recuperación - Robustez - Selectividad

- Estabilidad (resistencia) - Reproducibilidad

- Realizar protocolo de control de calidad - Controles intralaboratorio - Participar de interlaboratorios Modificación de

un método normalizado

- Exactitud.

- Repetibilidad.

-

Reproducibilidad

- Rango - Linealidad - Recuperación - Robustez - Selectividad

- Estabilidad(resistencia) - Reproducibilidad

- Realizar protocolo de control de calidad - Controles intralaboratorio

Método desarrollado por el

laboratorio o No

normalizado

- Exactitud.

- Repetibilidad.

-Reproducibilidad

- Consistencia - Variabilidad

- Selectividad/especifidad - Normalidad

- Límite de detección - Límite de cuantificación - Robustez

- Veracidad - Incertidumbre -Precisión

- Realizar protocolo de control de calidad - Controles intralaboratorios - Controles interanalistas.

Fuente: Validación de métodos de análisis. R.Rios. [6]

2.2.4.2.1 Selectividad

La selectividad es el grado en que un metodo puede cuantificar o cualificar al analito en presencia de interferentes. Estos interferentes normal o frecuentemente se encuentran en la matriz de interés. Una prueba de Selectividad comúnmente utilizada, consiste en analizar un mínimo de tres testigo reactivos, tres blancos de matriz y tres muestras o estándares de concentración conocida del analito de interés. Se deben comparar las lecturas obtenidas para cada caso, y observar si existen variaciones entre los testigos

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reactivos, blancos de matrices y estándares o muestras con analito. Si se encuentran diferencias significativas deberán ser identificadas y en lo posible eliminadas.[1] Capacidad que tiene un método para medir y/o identificar simultáneamente o separadamente los analitos de interés, de forma inequívoca, en presencia de otros componentes que puedan estar presentes en la muestra analizada. [6]

Figura Nº II-6: Evaluación de la selectividad como parámetro de la validación.

Fuente: Validación de métodos de análisis.Compaño Beltrán [6]

2.2.4.2.2 Linealidad

La linealidad es la capacidad de un metodo de análisis, dentro de un determinado intervalo, de dar una respuesta o resultados instrumentales que sean proporcionales a la cantidad del analito que se habrá de determinar en la muestra de laboratorio. Con el fin de determinar el rango lineal se puede realizar mediante un grafico de concentración versus respuesta, que se conoce como Función Respuesta. Esta se establece cada día con una cierta cantidad de valores formados por un blanco y los patrones de trabajos limpios de valor teórico conocido, que cubran el intervalo de trabajo. En este sentido se recomienda abarcar valores desde cercano al cero y valores superiores al LMP o al valor de interés. El número de puntos a analizar deberá ser establecido por el analista (en general, se utiliza un mínimo de 4 valores). Luego de realizar el grafico se puede observar el comportamiento de la curva y establecer cualitativamente el rango lineal (fig.1). Después de establecer el

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comportamiento lineal del metodo se deberá realizar la Curva de trabajo o curva de calibración (fig.2). Graficar los datos de concentración de los estándares de calibración estimados (X) v/s la lectura observada (Y).

Figura Nº II-7: Determinación de la linealidad

Fuente: Guía técnica de validación de métodos y determinación de la incertidumbre de la medición. [1]

Evaluar los estimadores de regresión lineal del grafico: la pendiente (m), el coeficiente de correlación (r o ¡) y el punto de corte (intercepto) con el eje de las Y (L₀).

L0

Xxm

Y   (2.2)

2.2.4.2.3 Sensibilidad

La sensibilidad es el cociente entre el cambio en la indicación de un sistema de medición y el cambio correspondiente en el valor de la cantidad objeto de la medición. En una regresión lineal la sensibilidad corresponde a la pendiente (m) de la recta de calibración. Se calcula como:

   





 

) / ) ((

) / (

2

2 x n

x

n y x y

m x

i i

i i i

i (2.3)

El valor de sensibilidad obtenido [m] debe permitir una adecuada discriminación de los valores de concentración en base a la lectura. En figura Nº II-8, se puede observar que mientras mas próxima al eje de las Y este la recta, significa que a ligeros cambios en las concentraciones esperadas habrá grandes variaciones

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en los resultados de las lecturas observadas [m2] En el caso de [m3] grandes cambios en la concentración no son significativos para la lectura.

Figura Nº II-8 Variaciones de la sensibilidad.

Fuente: Guía técnica de validación de métodos y determinación de la incertidumbre de la medición. [1]

Se dice, que un método es sensible cuando una pequeña variación de concentración determina una gran variación de respuesta. La sensibilidad permite observar la capacidad de respuesta instrumental frente a una determinada cantidad de analito. En el tiempo, visualiza cómo se comporta el instrumento.

2.2.4.2.4 Límites

Se debe tener en consideración los siguientes parámetros: Valor critico, limite detección (LOD) y limite de cuantificación (LOQ).

 Valor crítico (LC): El valor de la concentración o cantidad neta que en caso de superarse da lugar, para una probabilidad de error dada α, a la decisión de que la concentración o cantidad del analito presente en el material analizado es superior a la contenida en el material testigo [1].

Se recomienda para su cálculo a lo menos seis mediciones de blanco matriz o testigo reactivo.

) 0

; 1

( xS

t

LC 

 

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Donde:

t = t-Student

1-α= probabilidad b v= Grados de libertad

So = Desviación estándar de las lecturas del blanco matriz o testigo reactivo.

Un resultado inferior al LC que determine la decisión “no detectado” no deberá interpretarse como demostración de que el analito está ausente.

No se recomienda notificar tal resultado como “cero” o como < LOD.

Deberá hacerse constar en todo los casos el valor estimado y su incertidumbre.

 Limite de detección (LOD): Concentración o cantidad real del analito presente en el material objeto de análisis que llevara, con una probabilidad (1-β), a la conclusión de que la concentración o cantidad del analito es mayor en el material analizado que en el material testigo [1].

Se recomienda para su cálculo a lo menos seis mediciones de blanco matriz, testigo reactivo o concentración estimada cercana al blanco.

0 )

; 1

2 t

xS

LOD 

645 . 1 ) , 05 . 0 (

: t  

Si

LOD  3 , 39 xS

LOD = 3,29So, cuando la incertidumbre del valor medio (esperado) del material testigo es insignificante, α=β = 0,05 y el valor estimado tiene una distribución normal con una varianza constante conocida. Un criterio de aceptación adecuado es LC < LOD < LMP. En general también se sugiere, para un LMP > 0,1 ppm un LOD < 1/10 LMP y para un LMP <0,1 ppm un LOD < 1/5 LMP.

 Limite de cuantificación (LOQ): Una característica del funcionamiento del método que suele expresarse como señal del valor (verdadero) de la medición que producirá estimaciones con una desviación estándar

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relativa (RSD) generalmente de 10 % (o 6 %). El LOQ se calcula mediante la siguiente fórmula:

10S0

LOQ (2.8)

Se recomienda para su cálculo a lo menos seis mediciones de blanco matriz, testigo reactivo o concentración estimada cercana al blanco. En este caso, el LOQ es exactamente 3,04 veces el límite de detección, dada la normalidad y α= β = 0,05.

2.2.4.2.5 Exactitud

El término “exactitud”, esta aplicado a un conjunto de resultados de un ensayo, y supone una combinación de componentes aleatorios y un componente común de error sistemático o sesgo. Cuando se aplica a un método de ensayo, el término “exactitud” se refiere a una combinación de veracidad y precisión. En el siguiente esquema de “Tiro al Blanco”, ampliamente utilizado para ejemplificar esto, los punto u orificios equivaldrían a los resultados analíticos y el círculo rojo al centro el rango en el cual se espera este el valor de referencia (o verdadero).

Figura II-9: Se observar que entre más veraz y preciso sea un resultado analítico, es más exacto.

Fuente: Guía técnica de validación de métodos y determinación de la incertidumbre de la medición. [1]

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a) Veracidad: Determina el grado de coincidencia existente entre el valor medio obtenido de una serie de resultados y un valor de referencia aceptado. La veracidad puede ser determinada por sesgo o recuperación.

a.1) Sesgo (s): La diferencia entre la expectativa relativa a los resultados de un ensayo o una medición y el valor verdadero. En la práctica el valor convencional de cantidad puede sustituir el valor verdadero. El sesgo es el error sistemático total en contraposición al error aleatorio. Para determinar el sesgo puede utilizarse material de referencia, material fortificado, material control, material ensayo de aptitud: Para este fin, se debe medir un analito de concentración conocido y se determina la diferencia en valor absoluto entre el valor conocido y la media del valor obtenido. Una diferencia sistemática importante en relación al valor de referencia aceptado se refleja en un mayor valor del sesgo, cuanto más pequeño es el sesgo, mayor veracidad indica el método.

Xa

X

s  (2.9) Donde:

s= sesgo

X = lectura obtenida o valor promedio de las lecturas obtenidas.

X_a = valor asignado, valor certificado del material de referencia o valor esperado.

Para evaluar el sesgo, se debe realizar la prueba t, en la cual el t_obs < t

crit:

n Sx

X t

Xa

 ]

[ 



t calc= t observado o calculado

Xa = Valor esperado o valor certificado en concentración X= Promedio de valores leídos u observados en concentración S= Desviación estándar

n= Numero de lecturas o valores observados.

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Buscar t- Student teórico en tabla (Anexo 4) para grados de libertad (v) y el porcentaje de seguridad deseado (1-α) para un error α. Usualmente se trabaja con un valor de 0,05.

a.2) Recuperación (R): Es la fracción de la sustancia agregada a la muestra (muestra fortificada) antes del análisis, al ser analizadas muestras fortificadas y sin fortificar. La recuperación permite ver el rendimiento de un método analítico en cuanto al proceso de extracción y la cantidad del analito existente en la muestra original. Por lo cual, la recuperación esta intrínsecamente relacionada a las características de la matriz de la muestra. Se recomienda realizar a lo menos 6 mediciones de cada uno en lo posible en tres niveles. Se debe considerar al elegir estos niveles el rango de la curva de calibración del método, el LOD y el LMP establecido. De manera que los niveles seleccionados permitan entregar la mejor información posible respecto a la capacidad de recuperación del método, en cuanto a estos valores críticos. Se calcula de la siguiente manera:

Ca Co R Ce 



R= Recuperación

Ce = es la concentración de analito de la muestra enriquecida.

C0 = es la concentración de analito medida en la muestra sin adicionar.

Ca = es la concentración de analito adicionado a la muestra enriquecida.

Se puede igualmente expresar en porcentaje de recuperación (%R): se calcula de la siguiente manera:

b) Precisión: La precisión podrá establecerse en términos de repetibilidad y reproducibilidad. El grado de precisión se expresa habitualmente en términos de imprecisión y se calcula como desviación estándar de los resultados.

b.1) Repetibilidad: Es la precisión bajo las condiciones de repetibilidad, es decir, condiciones donde los resultados de análisis independientes se obtienen con el mismo método en ítems de análisis idénticos en el

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mismo laboratorio por el mismo operador utilizando el mismo equipamiento dentro de intervalos cortos de tiempo. Se puede determinar registrando a lo menos 6 mediciones bajo las mismas condiciones (mismo operador, mismo aparato, mismo laboratorio y en corto intervalo de tiempo) de un analito en un Material de Referencia.

Calcular la Desviación Estándar (Sr) y el porcentaje de coeficiente de variación (CVr%).

b.2) Reproducibilidad: Es la precisión bajo las condiciones de reproducibilidad, es decir, condiciones donde los resultados de los análisis se obtienen con el mismo método en ítem idénticos de análisis en condiciones diferentes ya sea de laboratorio, diferentes operadores, usando distintos equipos, entre otros. Para determinar la precisión de la reproducibilidad intralaboratorio (R) (es decir, la precisión dentro de un laboratorio), se sugiere realizar 3 mediciones de un Material de Referencia (MRC o material control) una vez por cada semana o el comportamiento de la curva de calibración en 3 días distintos. También, se puede determinar registrando a lo menos 10 mediciones en días distintos, o en un mismo día cambiando a lo menos una condición analítica (ejemplo: operador, aparato, reactivos y largo intervalo de tiempo) de un analito en un Material de Referencia. Calcular la desviación estándar (SR) y el porcentaje de coeficiente de variación (CVR%).

2.2.4.2.6 Robustez

La robustez es una medida de la capacidad de un procedimiento analítico de no ser afectado por variaciones pequeñas pero deliberadas de los parámetros del método; proporciona una indicación de la fiabilidad del procedimiento en un uso normal. En este sentido el objetivo de la prueba de robustez es optimizar el método analítico desarrollado o implementado por el laboratorio, y describir bajo qué condiciones analíticas (incluidas sus tolerancias), se pueden obtener a través de estos resultados confiables. Un método de ensayo es más robusto entre menos se vean afectados sus resultados frente a una modificación de las condiciones analíticas. Entre las condiciones analíticas que podrían afectar a un método se encuentran:

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 Analistas

 Equipos

 Reactivos

 pH

 Temperatura.

 Tiempo de reacción.

 Estabilidad de la muestra.

 Otros.

Para proceder a realizar el estudio de robustez se deben identificar aquellos factores del método que posiblemente afectarían los resultados finales obtenidos a través de este. Estos factores están presentes habitualmente en el método (ejemplo: temperatura, composición de fase móvil o soluciones reactivas, pH de solución, tamaño de celda espectrofotométrica, flujo gas etc.).

2.2.4.2.7 Incertidumbre

El resultado de la medición de una magnitud no corresponde a un solo valor, sino a un grupo de valores alrededor del resultado. La incertidumbre de una medición equivale a cuantificar la variabilidad de esa medida, de manera que sea posible apreciar la confiabilidad de los resultados. La incertidumbre se expresa como una desviación Estándar (incertidumbre estándar) o por un intervalo de confianza (incertidumbre expandida) en el cual estos valores pueden ser atribuidos a la magnitud que se mide. La incertidumbre de una medición es el parámetro asociado al resultado, es decir, caracteriza la dispersión de los valores que razonablemente pueden ser atribuidos al mesurando. En este sentido, es importante que para un método validado o verificado por el laboratorio, se realice la determinación de las diferentes fuentes o componentes de la incertidumbre de la medición presentes:

 Muestreo

 Efectos de la muestra: tipo de matriz, almacenamiento, etc.

 Sesgos Instrumentales: Las debidas a las características de los equipos utilizados para realizar las medidas tales como: deriva, resolución, magnitudes de influencia. Ejemplo: temperatura Pureza de Reactivos:

materiales de referencia, preparación de estándares.

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 Analista: Las debidas a la serie de mediciones: variaciones en observaciones repetidas bajo condiciones aparentemente iguales.

Ejemplo: paralelaje.

 Condiciones de medición: Las debidas al certificado de calibración: en él se establecen las correcciones y las incertidumbres asociadas a ellas, para un valor de k determinado, en las condiciones de calibración.

Ejemplo: material volumétrico, etc.

 Condiciones de medición: temperatura, humedad, etc.

 Otras: Método (por ejemplo al interpolar en una recta), tablas (por ejemplo las constantes), pesada, alícuota, efectos computacionales, etc.

Generalmente para el análisis de las fuentes de incertidumbre se utiliza el diagrama de espina de pescado u otro tipo de diseño esquemático que permita con facilidad identificar las fuentes de incertidumbre presentes durante el proceso analítico.

2.2.4.2.8 Incertidumbre global

Para calcular la incertidumbre de los resultados es necesario identificar todas las fuentes de incertidumbre existen muchas contribuciones a la incertidumbre del resultado final y el cálculo individual de cada una de ellas siguiendo el procedimiento “bottom-up” propuesto por la ISO [Maroto, 2002] resultaría ciertamente complejo. Sin embargo, es posible agrupar términos y calcular la incertidumbre de forma global, aprovechando la información que se ha generado durante el proceso de verificación de la trazabilidad.

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Gráfico Nº II-10 Expresión para calcular globalmente la incertidumbre

Fuente: Cálculo de incertidumbre en medidas químicas-Alicia maroto.

2.2.4.3PLAN DE VALIDACIÓN

Se entiende como Plan de Validación, a un documento (tipo protocolo) en el cual se definen previamente a la experiencia; las pruebas o parámetros de validación necesarios y el diseño experimental a desarrollar en base a los requerimientos del método. El “Plan de Validación” deberá contener a lo menos:

 Alcance de la validación (método, analito, matrices y requerimientos del método

 Diseño experimental: Establecer la(s) muestra(s) a ser analizada(s):

testigos reactivos, blanco matriz, material certificados, material control, material(es) de referencia certificado, matrices de las muestras, muestras sin fortificar, muestras fortificadas, etc.

 El (los) parámetro(s) y pruebas a desarrollar, en caso, de que la prueba no sea una convencional, sino diseñada por el responsable, también deberá indicarse en el documento.

 Numero de análisis requeridos para cada prueba y/o parámetro.

 Criterios de aceptabilidad para cada parámetro de validación.

 Analista(s) responsable de realizar la(s) prueba(s) analítica(s).

 Materiales, insumos y equipos necesarios para desarrollar la validación.

 Responsable de la Validación, fecha o tiempo programado para realizar la validación y fecha de elaboración del plan.

Cualquier modificación realizada al plan de validación, durante el proceso, debe quedar debidamente documentada.

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2.2.4.4 DESARROLLO DE PRUEBAS DE PARÁMETROS DE VALIDACIÓN Para el desarrollo de las pruebas de validacion, los analistas a cargo deberán conocer el procedimiento de metodo de ensayo y el número de ensayos o mediciones a realizar de acuerdo a lo establecido en el plan de validacion. Los resultados obtenidos en cada prueba deben ser debidamente registrados y almacenados. Los ensayos o mediciones realizadas serán con el fin de poder realizar las siguientes pruebas de parámetros de validación:

 Consistencia

 Límite de detección

 Límite de cuantificación

 Precisión

 Robustez

 Incertidumbre

 Variabilidad

 Veracidad

 Normalidad

 Especificidad

 Homogeneidad

Los analistas o responsables de la validacion deberán con los resultados obtenidos de cada prueba realizar los cálculos matemáticos, comparativos y/o estadísticos correspondientes a cada ensayo para lo cual podrá utilizar para ese fin un software estadístico, calculadora o una planilla de cálculo (ejemplo:

Excel).

2.2.4.5 EVALUACIÓN RESULTADOS DE LA VALIDACIÓN

Se deberá evaluar para cada parámetro de validacion,