Centro Nacional de Metrología.- CENAM

1

Funciones del CENAM

Algunas de las funciones más importantes que la Ley de Metrología yNormalización otorga al CENAM son:

Desarrollar y mantener los patrones nacionales de medición.

Certificar materiales patrón de referencia.

Proporcionar servicios de calibración a patrones e instrumentos de medición delaboratorios, centros de investigación e industria.

Asesorar a los diversos sectores en relación con sus problemas de medición.

Participar con organismos nacionales e internacionales en el desarrollo y en lacomparación de los patrones de medida.

Realizar actividades de investigación y desarrollo tecnológico en metrología.

2

3

DIRECCIÓN GENERAL

Dir. Servicios TecnológicosDir. Administración y Fin.

Dir. M. Mecánica Dir. M. Materiales Dir. M. Física Dir. M. Eléctrica

Div. Masas

Div. Fuerza y Presión

Div. Electromagnetismo

Div. Mat. Metálicos Div. Óptica y Radiometría

Div. Mat. Orgánicos

Div. Tiempo y Frecuencia

Div. Flujo y Volumen

Div. Dimensional

Div. Mat. Cerámicos

Div. TermometríaDiv. Vibraciones y Acústica

m

kg

K

cd s

A

mol

TEMARIO

Tema I.- Conceptos y comparabilidad de las medicionesTema II.- Buenas prácticas de laboratorioTema III.- Materiales de referencia certificadosTema IV.- Trazabilidad en las mediciones químicasTema V.- Confirmación metrológica y calificación de equipoTema VI.- Validación de métodos-Tema VII.- Introducción a la estimación de incertidumbre de las mediciones químicas

Introducción a la Metrología en Química

4

5

Introducción a la Metrología en Química

Tema I.- Conceptos y comparabilidad de las mediciones

Q. en A. Judith Sáinz Uribe

Toda la información aquí contenida fue obtenida de diferentes fuentes tal como el VIM (versión en español 2009 principalmente y de notas del personal de Área de Metrología de Materiales del CENAM.

6

Organizaciones del Tratado del Metro

Tratado del Metro.

10 ComitésConsultivos, CCQM

Grupos deTrabajo.- WGI.Comité internacional de

pesas y medidas (CIPM).18 personas.

Oficina internacional depesas y medidas (BIPM). 1 laboratorio, 70 personas.

Conferencia general depesas y medidas (CGPM). 54 miembros, 28 asociados.

7

Trazabilidad Internacional

COOMET

AF

RIM

ET

SA

PM

P

SIMEURAMET

CCQM

Presentación realizada en el CENAM en feb. del 2010 por el Dr. Hans-Joachim Heine del PTB

8

Importancia de la uniformidad internacional de las mediciones

CIPM MRA

ILAC MRA

Libre comercio

USA

NIST

Laboratoriossecundarios y de pruebas

Productos

Entidad deacreditación

IAAC

México

CENAM

Laboratoriossecundarios y de pruebas

Productos

Entidad deacreditación

.- ema

9

Sistema Internacional de Unidades y Patrones Nacionales

10

Organizaciones que emiten MRC

• Centro Nacional de Metrología (CENAM), Méxicowww.cenam.mx• National Institute of Standards and Technology (NIST),

USAwww.nist.gov• Institute for Reference Materials and Measurements,

Bélgicawww.irmm.jrc.be• Laboratory of the government chemist (LGC),

Inglaterrawww.lgc.uk• BAM, Alemaniawww.bam.de• KRISS, Koreawww.kriss.re.kr• SMU, Eslovaquiawww.smu.gov.sk• COMAR, Alemaniawww.comar.bam.de

11

Arreglo de reconocimiento mutuo (ARM)

El 14 de octubre de 1999, los directores de losinstitutos nacionales de metrología (INM), de treintay ocho países miembros del BIPM y los representantesde dos organizaciones internacionales firmaron elArreglo de Reconocimiento Mutuo (ARM del ComitéInternacional de pesas y medidas CIPM) para losestándares de medición y para los certificados decalibración y de medición expedidos por los INM. Ungran número de otros institutos han firmado desdeentonces.

12

Arreglo de reconocimiento mutuo

Objetivos

•Establecer el grado de equivalencia de los patrones de medición nacional mantenidos por el INM;

•Proveer de reconocimiento mutuo a los certificados de calibración y de medición emitidos por el INM;

•Así mismo suministrar al Gobierno y a otras partes de una fundación técnica segura para acuerdos más amplios relacionados con el comercio internacional y cuestiones de regulación.

13

Proceso

• Comparaciones de mediciones internacionales, conocidas como comparaciones clave;

• Comparaciones de mediciones internacionales suplementarias;

• Sistemas de calidad y demostraciones de la competencia por el INM.

14

Reactivos para diagnóstico in Vitro deben mostrar trazabilidad a las unidades SI -Directiva de la UE desde el año 2000

Fig. 1a Mean values and standard deviation for Glucose concentration in sample 1

Certified value ± U ± 3U

CERTIFIED VALUE: 88.7 mg/dL

Uncertainty (U): ± 1.68 mg/dL

70.0

80.0

90.0

100.0

110.0

7390

2315

4817

5429

2710

3811

7375

9359

5437

6344

2556

7663

1740

9900

8063

7636

7266

1524

5528

6527

8127

2161

7242

2890

4617

4953

6865

4891

3337

6840

6986

6234

8224

3554

2667

9983

7786

8004

1952

2991

2884

4483

3207

3683

LABORATORY CODE

CO

NC

EN

TR

AT

ION

(m

g/d

L)

*Colorimetric (QH) Dried Chemestry (QS) O2 Electrod (O2Z)Not reported (NR)METHOD:

107

Falsos positivos

Falsos negativos

Medición de glucosa en sangre comparada con el valor de referencia(glucosa en suero) para conocer:Competencia de laboratorio/analistaMétodo utilizadoCalidad de los reactivos

Registro en la BD en JCTLM: http://www.bipm.org/jctlm/

15

CCQM-K11.1: Subsequent Key Comparison on the Determination of Glucose in Serum Final Report Draft A, february 2006

Soportar los valores de referencia por comparación clave (2005): http://kcdb.bipm.org/AppendixD/default.asp

16

Acreditación de laboratorios

CENAM

DependenciasSecretaríade Economía

DGN

SESEMARNAT

SSA…

Laboratorios de pruebaIndustria - Comercio

Entidad Mexicana de

Acreditación (ema)Laboratorios

de calibración

Trazabilidad Acreditamiento Colaboración Autorización Aprobación

17

Organizaciones Organizaciones internacionales regionales

Metrología BIPM APMP (Asia /Pacífico)

primaria CIPM EURAMET (Europa del Oeste)

SIM (América)AFRIMETS (África)

COOMET (Europa del Este)

Acreditación ILAC APLAC , PAC (Asia / Pacífico)

IAF EA (Europa)

IAAC (América)

Metrología legal OIML APLMF (Asia / Pacífico)

SIM (América)

Normalización ISO COPANT (Latinoamérica)

IEC PASC (Asia Pacífico)CIE CEN / CENELEC (Europa)

. . . y muchos más.

Cooperación regional e internacional

18

Definiciones

¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿?

19

¿Qué es metrología?

Metrología

“Ciencia de las mediciones y sus aplicaciones”

Aspectos teóricos.

Aspectos técnicos.

Aspectos legales.

MediciónProceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que puedan atribuirse razonablemente a una magnitud.

Vocabulario Internacional deMetrología-Conceptos fundamentalesy generales, y términos asociados,VIM, 1ª. Edición en español, 2008,NMX-Z-055-IMNC-2009.

20

¿Qué es lo que medimos?

MagnitudPropiedad de un fenómeno, de un cuerpo o deuna sustancia que se puede expresar medianteun número y una referencia. El concepto de“magnitud” puede dividirse genéricamente en“magnitud física”, “magnitud química”,“magnitud biológica”; o “magnitud de base” y“magnitud derivada”

Magnitudes específicas Concepto genérico de la magnitud particular

Concentración de cantidad de sustancia del constituyente B, cB

Concentración: cantidad de sustancia de etanol en la muestra i de vino ci (C2H5OH)

21

¿Qué es lo que medimos?

Mensurando

Magnitud que se desea medir. No utilizar el

término “analito”

pH de una disolución

Concentración de cantidad de sustancia de Pb en

la leche

DQO en un agua residual

Concentración de cantidad de sustancia de

arsénico en agua

22

¿Cómo medimos?

Magnitud de entrada

Magnitud que debe ser medida, o magnitud, cuyo valor puede obtenerse de otra manera, para calcular un valor medido de un mensurando.

Ej.: Densidad de una sustancia: ρ = m/V

Magnitudes de entrada

23

¿Cómo medimos?

Magnitud de influenciaMagnitud que, en una medición directa, no afecta a lamagnitud que realmente se está midiendo, pero sí afectaa la relación entre la indicación y el resultado de medida.

Ej.: En una medición de densidad, la temperatura ambiente es la magnitudde influenciaAl calibrar dos buretas, la temperatura ambiente en la magnitud de influencia.

24

¿Cómo medimos?

Principio de medidaFenómeno que sirve como base de una medición.

Generalmente descrito en libros.

Método de mediciónDescripción genérica de la secuencia lógica de

operaciones utilizadas en una medición.

Generalmente descrito en normas.

Procedimiento de medidaDescripción detallada de una medición conforme a uno omás principios de medida y a un método de medicióndado, basado en un modelo de medida y que incluye loscálculos necesarios para obtener un resultado de medida.Generalmente escrito por el usuario y basado en unanorma.

25

Instrucciones detalladas para la

realización de todos los aspectos de

un programa de medición.

Fuente: Publicación especial del NIST 260-100

¿Cómo medimos?

Protocolo

Comparaciones entre laboratorios.Asuntos regulatorios (mediciones

analíticas).

26

Resultado de una medición

Resultado de medición (Resultado de medida)Conjunto de valores de una magnitud atribuidos a un mensurando, acompañados de cualquier otra información relevante disponible.

Fracción de masa de Na 497.4 mg/kg 11.3 mg/kg

Analito Cromatografía iónica

Valor (mg/kg) U (k=2)(mg/kg)

Sodio 497.4 11.3

Na

450

470

490

510

530

40 158 349 499 619 832 993 1068 1114 1344

Muestra

mg

/Kg

Resultados de la certificación de leche fresca en un proyecto de la OEA, 2010

27

Valor verdadero de una magnitud (Valor verdadero)

Valor de una magnitud compatible con la definición de la magnitud.

Resultado de una medición

Por naturaleza indeterminado.

Valor convencional de una magnitud(Valor convencional)

Valor asignado a una magnitud, mediante un acuerdo, para un determinado

propósito.

m c m

c = 8 000 kg/m3

t = 20 °C a = 1,2 kg/m3

0

28

Error aleatorio de medida

Componente del error de medida que, en mediciones repetidas, varía

de manera impredecible. Este error nunca puede ser identificado.

Error de medida(Error)

Diferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de referencia.

Error sistemático de medidaComponente del error de medida que, en mediciones repetidas, permanece constante o varía de manera predecible. Por complejo que sea, este error siempre puede ser identificado.

Resultado de una medición

29

CorrecciónCompensación de un efecto sistemático estimado.

Resultado de una medición

Sesgo de medidaValor estimado de un error sistemático.

30

Características de las mediciones

Exactitud de medida(Exactitud)Proximidad entre un valor medido y un valorverdadero de un mensurando.

Veracidad de medidaProximidad entre la media de un númeroinfinito de valores medidos repetidos y unvalor de referencia.

CUALITATIVOS

31

Características de las mediciones

Incertidumbre de medidaParámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza.

Precisión de medidaProximidad entre las indicaciones o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto o de objetos similares, bajo condiciones especificadas.

CUANTITATIVOS

32

Incertidumbre de medición

No es posible conocer con certeza absoluta el valor verdadero de una magnitud. Siempre nos quedamos con incertidumbre.

La incertidumbre se estima, no es una cuantificación exacta.

El nivel de incertidumbre apropiado depende del uso intencionado.

33

Magnitudes y unidades que describen composición química de mezclas.

Nombre

magnitud

Símbolo

magnitud

Definición Unidades

del SI

Unidades más

usuales

Ejemplo (donde B = EtOH; j = solvente)

COCIENTE Cociente de masa B,j B,j = mB/mj (EtOH, H2O) = 1.84:1 11:6

Cociente de volumen B,j B,j = VB/Vj ( EtOH, H2O) = 7:3

Cociente de cantidad de sustancia, cociente de

mol, cociente de número de moléculas ó de

unidades elementales

rB rB = nB/n = NB/Nj r( EtOH, H2O) = 0.721:1 3:4

FRACCIÓN Fracción de volumen B B = VB/ V 1 ( EtOH) = 70 %

Fracción de masa wB wB = mB/ m 1 kg kg-1

w(EtOH) = 64.8 %

Fracción de cantidad de sustancia xB xB = nB/ n=NB/ N 1 x(EtOH) = 41.9 %

CONCENTRACIÓN Concentración de masa γB

(2), B

(1) γB = mB/V kg m

-3 g/L = g dm

3 (EtOH) = 571 g/L

Concentración de volumen B B = VB/V 1 1 (EtOH) = 0.723

Concentración de cantidad de sustancia3 cB cB = nB/V mol m

-3 mol/L = mol dm

-3 c(EtOH) = 12.4 mol/L

Concentración de número de moléculas ó de

unidades elementales CB CB = NB/V m

-3 cm

-3 C(EtOH) = 7.47x10

21 cm

-3

Molalidad bB bB = nB/mj mol/kg b(EtOH) = 40 mol kg-1

CONTENIDO Contenido de volumen B B = VB/m m

3 kg

-1 L/kg (EtOH) = 822 mL kg

-1

Contenido de cantidad de sustancia3 kB kB = nB/m mol kg

-1 mol/kg k(EtOH) = 14.1 mol kg

-1

Contenido de número de moléculas ó de

unidades elementales KB KB = NB/m kg

-1 K(EtOH) = 8.49x10

21 g

-1

Referencias:1 ISO/IEC 80000-9 Quantities and Units, part 9: physical chemistry and molecular physics.

2 T. Cvităs, Quantities describing compositions of mixtures, Metrología, 1996, 33, 35-39.3 M. J. T. Milton and T. J. Quinn, Primary methods for the measurement of amount of substance, Metrología.

34

Reglas y convenciones para expresar valores de magnitudes.

NO se recomienda ppm, ppb, etc.

Concentración de masa de Cu de 2 mg/L

Concentración de masa de Cu de 2 ppm

Desplazamiento de 1.1 nm/m

.................... de 1.1 ppb

La nomenclatura de la metrología

35

Muchas gracias por la atención y paciencia