Precisión de la Medición – Repetibilidad de Mediciones – Medición

La precisión de la medición es un concepto fundamental en la ciencia analítica, el control de calidad y la metrología. Comprender cuán de cerca coinciden las mediciones repetidas—y qué factores influyen en la consistencia—garantiza la toma de decisiones confiable en laboratorios, manufactura, investigación y contextos regulatorios.

Precisión

Precisión es la cercanía de acuerdo entre un conjunto de resultados obtenidos de mediciones repetidas de la misma magnitud bajo condiciones especificadas. Se refiere únicamente a la consistencia o repetibilidad de los resultados, independientemente de su proximidad al valor verdadero. Según el Vocabulario Internacional de Metrología (VIM 3), la precisión es el grado en que mediciones repetidas bajo condiciones inalteradas producen los mismos resultados.

La precisión suele cuantificarse mediante herramientas estadísticas, siendo la más común la desviación estándar. Una desviación estándar pequeña indica que las mediciones repetidas están agrupadas estrechamente—alta precisión—mientras que una dispersión mayor indica baja precisión.

Puntos clave:

• La precisión es independiente de la exactitud.
• Alta precisión significa baja variabilidad entre resultados.
• Las condiciones bajo las cuales se realizan las mediciones deben estar claramente especificadas (por ejemplo, mismo operador, equipo, ambiente y periodo de tiempo).

La precisión es crucial en:

• Control de calidad: La consistencia en las mediciones asegura la uniformidad de los productos.
• Investigación científica: Se requieren datos confiables para conclusiones válidas.
• Calibración y metrología: Garantiza que los sistemas de medición funcionen confiablemente a lo largo del tiempo.

Exactitud

Exactitud es la cercanía de acuerdo entre un valor medido y el valor verdadero o de referencia. Combina tanto la veracidad (ausencia de sesgo sistemático) como la precisión (error aleatorio), según VIM 3 e ISO 5725-1:1994.

• Veracidad: Qué tan cerca está el promedio de múltiples mediciones del valor verdadero real.
• Precisión: Qué tan consistentes son esas mediciones.

Un sistema de medición puede ser:

• Preciso pero no exacto: Produce consistentemente el valor incorrecto (error sistemático).
• Exacto pero no preciso: Los resultados promedian el valor verdadero, pero las mediciones individuales varían mucho.
• Ambos exacto y preciso: Caso ideal; resultados consistentes y correctos.

La calibración regular, el uso de materiales de referencia y la validación de métodos son fundamentales para mantener la exactitud.

Repetibilidad

Repetibilidad es el grado de acuerdo entre mediciones consecutivas del mismo elemento bajo condiciones idénticas y estrictamente controladas. Estas condiciones incluyen:

• Mismo procedimiento de medición y operador
• Mismo instrumento y lugar
• Intervalo de tiempo corto
• Muestras iguales o equivalentes

La repetibilidad refleja la variabilidad inherente mínima de un sistema de medición. La métrica usada para expresarla estadísticamente es la desviación estándar de repetibilidad (sᵣ).

Ejemplo: Un analista mide la concentración de una solución varias veces usando el mismo instrumento y técnica durante una sola sesión para evaluar la repetibilidad.

La alta repetibilidad es esencial para:

• Establecer el rendimiento básico de instrumentos y métodos
• Asegurar que la variación observada en los procesos no se deba al ruido de medición
• Validar nuevos procedimientos y resolver problemas

Precisión Intermedia

La precisión intermedia extiende el concepto de repetibilidad a condiciones de laboratorio más realistas. Considera variaciones rutinarias como:

• Diferentes operadores
• Diferentes días o periodos de tiempo
• Diferentes eventos de calibración
• Diferentes lotes de reactivos
• (Posiblemente) diferentes instrumentos equivalentes

La precisión intermedia es fundamental para la validación de métodos. Representa la variabilidad que probablemente se encuentre durante la operación normal en un solo laboratorio.

Medida estadística: La desviación estándar para precisión intermedia (por ejemplo, s_RW o s_ip) se calcula a partir de datos agrupados en estas condiciones variables.

Caso de uso: Un laboratorio farmacéutico evalúa la precisión intermedia haciendo que diferentes analistas midan un estándar de referencia durante varias semanas, usando el mismo método pero diferentes lotes de reactivos.

Reproducibilidad

La reproducibilidad mide el acuerdo entre resultados obtenidos bajo la gama más amplia posible de condiciones:

• Diferentes laboratorios o ubicaciones
• Diferentes operadores
• Diferentes sistemas o instrumentos de medición
• Posiblemente diferentes procedimientos de medición

La reproducibilidad se cuantifica mediante la desviación estándar de reproducibilidad (s_R) y es esencial para:

• Estudios interlaboratorio
• Establecer la robustez y confiabilidad de métodos entre organizaciones o países
• Presentaciones regulatorias y estandarización

Ejemplo: Varios laboratorios acreditados en todo el mundo miden el mismo material de referencia usando un protocolo estandarizado. La dispersión en sus resultados determina la reproducibilidad del método.

Procedimiento de Medición

Un procedimiento de medición es un documento detallado y estandarizado que describe cada paso en el proceso de medición—desde la calibración del instrumento y la preparación de muestras hasta el registro y análisis de datos. Un procedimiento robusto asegura:

• Consistencia entre diferentes operadores y a lo largo del tiempo
• Minimización y control de fuentes de variación
• Transferencia confiable de métodos entre laboratorios

Componentes de un procedimiento de medición:

• Tipo, modelo y estado de calibración del instrumento
• Calificaciones y responsabilidades del operador
• Condiciones ambientales (controladas o monitoreadas)
• Instrucciones para el manejo y preparación de muestras
• Protocolos de recolección y procesamiento de datos
• Medidas de control de calidad (por ejemplo, uso de muestras de control)

Desviación Estándar (Desviación Estándar de Repetibilidad, sᵣ)

La desviación estándar cuantifica la dispersión de un conjunto de resultados respecto a su media. La desviación estándar de repetibilidad (sᵣ) se refiere específicamente a mediciones realizadas bajo condiciones de repetibilidad.

Cómo calcular sᵣ:

1. Realizar n mediciones replicadas bajo condiciones controladas (repetibilidad).
2. Calcular la media de las mediciones.
3. Restar la media de cada medición para hallar las desviaciones.
4. Elevar al cuadrado cada desviación y sumarlas.
5. Dividir la suma por (n-1) para obtener la varianza.
6. Tomar la raíz cuadrada de la varianza para obtener la desviación estándar.

Un sᵣ más bajo indica mayor repetibilidad y menor error aleatorio en el sistema de medición.

Condiciones de Repetibilidad

La repetibilidad se define mediante condiciones estrictas para aislar la variabilidad inherente del sistema de medición:

• Mismo procedimiento de medición
• Mismo operador
• Mismo instrumento/sistema de medición
• Mismo lugar
• Periodo de tiempo corto
• Muestras iguales o equivalentes

Propósito: Determinar la variabilidad mínima (mejor caso) del sistema.

Condiciones de Precisión Intermedia

Los estudios de precisión intermedia relajan las condiciones de repetibilidad para reflejar las realidades diarias del laboratorio:

• Mismo procedimiento y lugar
• Diferentes operadores
• Diferentes eventos de calibración o lotes de reactivos
• Mediciones durante periodos más largos (días/semanas/meses)
• Posiblemente diferentes instrumentos funcionalmente equivalentes

Objetivo: Cuantificar la variabilidad normal dentro del laboratorio.

Condiciones de Reproducibilidad

Las condiciones de reproducibilidad son las más amplias:

• Diferentes laboratorios o ubicaciones
• Diferentes operadores e instrumentos
• Posibles diferencias en procedimientos de medición
• Mediciones replicadas en muestras estandarizadas

Propósito: Determinar cuán comparables son los resultados entre organizaciones y entornos.

Procedimiento de Medición y Fuentes de Variación

Un procedimiento de medición robusto identifica y controla todas las fuentes de variación, incluyendo:

• Instrumental: Errores de calibración, deriva, fallos de software
• Relacionados con el operador: Técnica, formación, interpretación
• Ambiental: Temperatura, humedad, presión, campos electromagnéticos
• Relacionados con la muestra: Inhomogeneidad, contaminación, degradación

La documentación cuidadosa, la calibración, la formación y el control ambiental son esenciales para minimizar estas fuentes y asegurar mediciones confiables.

Evaluación y Cálculo Estadístico

La desviación estándar es la métrica estadística principal para la precisión. Dependiendo del alcance:

• sᵣ: Desviación estándar de repetibilidad
• s_RW o s_ip: Desviación estándar de precisión intermedia
• s_R: Desviación estándar de reproducibilidad

Ejemplo de cálculo de sᵣ:

Aplicaciones Prácticas

• Laboratorios analíticos utilizan estudios de precisión para validar nuevos métodos y garantizar el cumplimiento de normas.
• Fabricantes farmacéuticos requieren mediciones precisas y exactas para la dosificación y la aprobación regulatoria.
• El control de calidad industrial se basa en mediciones repetibles para el control de procesos y la aceptación de productos.
• Institutos de metrología buscan la reproducibilidad para mantener la uniformidad de estándares a nivel mundial.

Tabla Resumen: Tipos de Precisión de la Medición

Lecturas Recomendadas y Normas Clave

• ISO 5725-1:1994: Exactitud (veracidad y precisión) de los métodos y resultados de medición—Parte 1: Principios generales y definiciones.
• VIM 3 (Vocabulario Internacional de Metrología): Definiciones clave para la ciencia de la medición.
• ASTM E177: Norma para el uso de los términos Precisión y Sesgo en los métodos de ensayo ASTM.

Conclusión

La precisión de la medición es esencial para datos confiables en ciencia, industria y aseguramiento de la calidad. Al comprender y controlar la repetibilidad, la precisión intermedia y la reproducibilidad, las organizaciones pueden asegurar que sus mediciones no solo sean consistentes, sino también confiables y adecuadas para su propósito.

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