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Ingeniera Ambiental
TCNICAS DE MUESTREO,
ANLISIS E INTERPRETACIN
DE DATOS
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MUESTREO
UNIDAD N2
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DEFINICIONES
Muestra: parte representativa del material sobre el cual se desea realizar un anlisis.
Alcuota: porcin de muestra.
Analito: especie qumica objeto del anlisis.
Matriz: ser el conjunto de todas aquellas especies qumicas que acompaan al analito en la muestra.
Muestra Blanco: muestra que solo contiene la matriz de la muestra.
Muestra Patrn: muestra que contiene el analito en una concentracin conocida.
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DEFINICIONES
Interferentes: son especies qumicas presentes en la matriz que dificultan la respuesta del analito ya sea por exceso (interferencia positiva) o por defecto (interferencia negativa).
Enmascaramiento: es un mtodo utilizado para la evitar el efecto de los interferentes.
Ensayo o Tcnica Analtica: es el procedimiento por el cual se realiza el anlisis qumico.
Mtodo Analtico: no solo describe el proceso de la determinacin del analito, sino que comprende todo el procedimiento llevado a cabo hasta la obtencin de los resultados.
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ANLISIS DE GLUCOSA EN SANGRE. MUESTRA: SANGRE ANALITO: GLUCOSA MATRIZ: PROTENAS, SALES MINERALES, COLESTEROL TCNICA ANALTICA: ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN MOLECULAR VISIBLE. MTODO ANALTICO: IMPLICA DESDE LA TOMA DE MUESTRA HASTA LA OBTENCIN DEL RESULTADO FINAL.
EJEMPLO:
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PROCESO ANALTICO GENERAL
Problema
Eleccin del
mtodo analtico
Toma de
muestra Tratamiento
de la muestra
Proceso de
medida Tratamiento
de los datos
Informe y
conclusiones
MTODO ANALTICO
Valoracin de
los resultados
El Anlisis Qumico alcanza sus objetivos mediante el PROCESO
ANALTICO, que es la aplicacin del mtodo cientfico,
implicando el proceso de la figura:
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DEFINIR EL PROBLEMA ANALTICO
1. Cul es el analito a determinar?
2. Qu exactitud y precisin se requieren?
3. Qu metodologas analticas se disponen para su
determinacin?
4. Cul es la muestra en que se encuentra el analito?
5. De cunta muestra se dispone?
6. Cul es el nivel de concentracin del analito ?
7. Qu componentes de la muestra interferirn en la
determinacin?
8. Cules son las propiedades fsicas y qumicas de la matriz de la
muestra?
9 Cuntas muestras deben analizarse
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CONSIDERACIONES ADICIONALES
Costo y disponibilidad de equipos.
Costo por muestra.
Tiempo requerido para el anlisis.
Complejidad del mtodo.
Habilidad del operador.
Existencia de muestras estndar o patrn.
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Problema
Eleccin del
mtodo analtico
Toma de
muestra Tratamiento
de la muestra
Proceso de
medida Tratamiento
de los datos
Informe y
conclusiones
MTODO ANALTICO
Valoracin de
los resultados
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Mtodos
Cualitativos Cuantitativos
Clsicos o Qumicos Instrumentales
Mtodos
Macro
> 0,1g
Semimicro
10-1g a 10-2g
Micro
10-2 g a 10-4g
Ultramicro
< 10-4g
Mtodos
Principales
1% a 100%
Minoritarios o Menores
0,01% a 1%
Traza
100 ppm a 1ppb
Ultratraza
< 1 ppb
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MTODO GRAVIMTRICO
Determinacin de la masa del analito o compuesto que est
qumicamente relacionado.
MTODO VOLUMTRICO
Medicin de volumen de una solucin que contiene suficiente
reactivo para reaccionar completamente con el analito.
Mtodos Qumicos
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MTODOS ELECTROANALTICOS
Medicin de propiedades elctricas como: potencial, corriente,
resistencia y cantidad de carga.
MTODOS ESPECTROSCPICOS
Medicin de la interaccin de la radiacin electromagntica con
los tomos o molculas del analito, o la radiacin producida por
los mismos.
MTODOS SEPARACIN
Se basan en la interaccin selectiva del analito/analitos con una
fase extrayente o estacionaria.
MTODOS DIVERSOS
Medicin de propiedades como la relacin masa-carga, calor de
reaccin, velocidades de reaccin, ndice de refraccin,
conductividad trmica, etc.
Mtodos Instrumentales
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INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS
Muestreo
Envasado, conservacin y
transporte
Preparacin de la muestra
Anlisis
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Problema
Eleccin del
mtodo analtico
Toma de
muestra Tratamiento
de la muestra
Proceso de
medida Tratamiento
de los datos
Informe y
conclusiones
MTODO ANALTICO
Valoracin de
los resultados
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MUESTREO
Operacin necesaria para conseguir en una reducida cantidad
de producto, una muestra que resulte ser representativa de una
masa que constituye el material a analizar
Operacin de suma importancia, puesto que si la muestra no est
bien tomada, el anlisis no tendr ningn valor
MUESTRA
Estado fsico
Tipo de analito
Homogeneidad-Distribucin
Concentracin
Estabilidad
Interferencias
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DEFINICIONES
Lote: material completo del que se toman las muestras. A menudo estn formados por unidades muestrales.
Muestra Bruta: muestra que se toma del lote para el anlisis o almacenamiento. Debe ser representativa del
lote. Su eleccin es crtica para un anlisis vlido
Muestra de Laboratorio: Tiene la misma composicin de la muestra bruta, pero de menor tamao.
Muestra Analtica: misma composicin de la muestra de laboratorio, pero ha sido sometida a un proceso previo a
su anlisis, generalmente molienda y pulverizado.
Alcuotas: Pequeas porciones de la muestra de laboratorio que se toman para realizar anlisis
individuales.
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OBTENCIN
DE MUESTRAS
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REQUISITOS BSICOS
Representatividad
Estado fsico del
lote
Nmero y tamao
porciones
Flutuaciones espaciales o
temporales
Manipulacin. almacenamiento
y transporte
El muestreo debe asegurar la representatividad de la muestra
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CONDICIONES DE LA MUESTRA
Una muestra adecuada debe ser
representativa del material a
analizar
Adems la muestra a analizar
debe ser homognea, lo que
significa que debe ser igual en
todas sus partes. Sin estas
condiciones el muestreo no es
adecuado.
Muestra
REPRESENTATIVA HOMOGNEA
En la medida que se logra que las muestras sea homogneas y
representativas, el error de muestreo se reduce.
Sabemos que con bastante frecuencia el muestreo es el factor
limitante tanto en precisin y exactitud de los valores obtenidos.
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PLAN DE MUESTREO: FUNDAMENTO
Antes de proceder al muestreo y con el objetivo de asegurar la representatividad de la muestra hay que abordar una etapa en la que se disea el plan de toma de muestra. Dicho plan debe contemplar las tres decisiones que se representan en la figura, para dar respuesta a qu?, cunto? y cmo? muestrear.
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PLAN DE MUESTREO:
METODOLOGA
Un plan de toma de muestra est formado por las etapas que
aseguran que la muestra que ser analizada sea representativa de la
poblacin de todo el lote de muestra. Es un procedimiento
predeterminado para seleccionar, tomar, preservar, transportar y
preparar las porciones que se han de separar de la poblacin en
forma de muestras. Los detalles del plan dependern del problema
analtico a solucionar y debern ser especificados a priori,
adaptndose al objetivo del problema.
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PLAN DE MUESTREO:
METODOLOGA
Definicin de los objetivos
Seleccin del lote de
muestra, de los analitos y
de los mtodos analticos
Diseo del mtodo y
procedimiento operativo de
toma de muestra (criterios
estadsticos; descripcin de
equipos; calidad)
Seleccin de los
mtodos para preservar
la muestra y de
pretratamiento
Redaccin del protocolo
Revisin en
funcin de la
experiencia
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1 FASE
Conocimiento de la muestra para establecer objetivos
- Estado fsico - Estabilidad
- Homogeneidad
- Concentracin
- Matriz compleja o sencilla
Clave en la planificacin de la metodologa a seguir: tipo de muestreo: aleatorio, sistemtico tipo y magnitud de muestras: individuales, compuestas, n, tamao pretatamientos
tipo de anlisis: en laboratorio, in situ, clsico, instrumental
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2 FASE
Determinacin de la poblacin objeto de determinacin
(lmites espacio temporales)
Seleccionando
N de lote, Analitos, Mtodo analtico
3, 4 Y 5 FASE
Eleccin mtodos analticos
Determinacin del proceso a seguir tras la toma de muestra
(conservacin y preparacin)
Diseo, adecuacin y concrecin
(f) precisin, exactitud, reproducibilidad y limites de deteccin
Desarrollo del protocolo de muestreo
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TIPOS DE MUESTREO
Probabilsticos (basados en mtodos estadsticos)
Aleatorio
Sistemtico
Estratificado
Dirigido o a juicio del experto
(no estadstico)
De Protocolo
Muestra Aleatoria
Muestra Representativa
Muestra Estratificada
Muestra Selectiva
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MUESTREO ALEATORIO
Poca informacin del lote
Nmeros aleatorios (tablas y programas)
Uso combinado con la estratificacin
(mayor nmero de muestras)
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MUESTREO SISTEMTICO
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MUESTREO ESTRATIFICADO
Divisin de la poblacin en estratos (grupos homogneos)
Muestreo (generalmente probabilstico) ponderado en cada
estrato
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MUESTREO DIRIGIDO
Toma de muestra realizada a criterio del tcnico y
basada en la experiencia.
Por ejemplo, en las medidas de la contaminacin, determinar los puntos de toma de muestra en base a las
zonas que se estiman afectadas.
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DETERMINACIN ESTADSTICA:
Anlisis de las varianzas de las medidas y del mtodo
(ANOVA)
Mtodo del CV (mtodo estadstico aproximado basados en la
experiencia)
Clculos estadsticos y uso de tablas
Tambin utilizado para determinar el espaciado entre muestras
CV coeficiente de variacin
t parmetro de poblacin, que se obtiene de tablas para un
nivel de probabilidad dado. (t=1,96 para un nivel de confianza
del 95%)
E error mximo aceptado
MAGNITUD DEL MUESTREO
TAMAO
Depende de:
matriz de la muestra distribucin del analito homogeneidad error exigido
N DE MUESTRAS
variabilidad de los resultados finales
=
2
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VALIDACIN MTODOS
Mtodos Oficiales de Anlisis (Directivas Europeas, BOE,
EPA...)
Mtodos Normalizados de Anlisis o Estndar (ISO, UNE,
ASTM)
Mtodos recomendados por expertos (The Analyst,
Analytica Chimica Acta, Qumica Analtica )
Mtodos desarrollados en el laboratorio "in house"
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Consideraciones importantes durante la etapa de
preparacin de muestra
1) La preparacin de la muestra no puede implicar prdidas de
analito, ni tampoco contaminaciones.
3) Si es necesario, se eliminarn las interferencias de la matriz,
mejorando as la selectividad del mtodo.
4) No se deben introducir nuevas interferencias.
5) Debe considerarse la dilucin o preconcentracin del analito, de
manera que se halle en el intervalo de linealidad del mtodo
seleccionado.
2) Se debe transformar el analito en la mejor forma qumica para el
mtodo analtico seleccionado.
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ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS
La muestra puede estar sometida a los siguientes riesgos:
Deshidratacin
Hidratacin
Oxidacin
Contaminacin.
Los requisitos para un correcto almacenamiento son:
Envase adecuado
Etiquetado Correcto
Condiciones adecuadas de conservacin (temperatura, humedad y exposicin a la luz).
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Problema
Eleccin del
mtodo analtico
Toma de
muestra Tratamiento
de la muestra
Proceso de
medida Tratamiento
de los datos
Informe y
conclusiones
MTODO ANALTICO
Valoracin de
los resultados
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Muestra bruta
Muestreo
Preservacin
Disolucin
Disgregacin
Instrumento
Medicin
masa-volumen
Pulverizacin
tamizado Homogeneizacin
Secado
Reacciones
analticas
Destruccin
materia
orgnica
Tcnicas
separativas
Otras
reacciones
qumicas
Transporte
introduccin
instrumento