Incertidumbre calibra

CÁLCULO DE INCERTIDUMBRE EN MEDIDAS FÍSICAS: MEDIDA DE UNA MASA
Alicia Maroto, Ricard Boqué, Jordi Riu, F. Xavier Rius Departamento de Química Analítica y Química Orgánica Universitat Rovira i Virgili. Pl. Imperial Tàrraco, 1. 43005-Tarragona

La medida de una masa en una balanza analítica es una de las operaciones más comunes e n un laboratorio de análisis. Como cualquier otra medida instrumental, la medida de una masa también está sujeta a un error e xperimental, error q ue depende de la propia balanza y de las condiciones en que se lleva a cabo la pesada. Tras la verificación de la trazabilidad de la medida de masa a través del proceso de calibración de la balanza, abordada en otro artículo de esta serie, en este artíc ulo se describe cómo calcular la incertidumbre asociada a lapesada de una determinada muestra. Incertidumbre de las medidas de masa La incertidumbre de una medida de masa depende de los errores asociados al proceso de calibración de la balanza, a la deriva de la misma y al propio proceso de pesada de la muestra. Para calcularla es recomendable seguir la metodología propuesta por la ISO (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) [GUM 1993], lacual se basa en identificar, cuantificar y combinar todas las fuentes de incertidumbre del procedimiento de medida. La Figura 1 muestra las cuatro etapas diferenciadas propuestas por la ISO para calcular la incertidumbre [Maroto 2002]. A continuación, se detalla cómo aplicar cada una de dichas etapas al cálculo de la incertidumbre de una medida de masa.

Especificación
masa = masam + corrección +deriva

Identificación
4Calibración Fuentes de incertidumbre: 4Medida de la masa 4Deriva

Cuantificación
Cálculo de las fuentes de incertidumbre identificadas

Combinación
Cálculo de la incertidumbre total: Ley de propagación de errores

Figura 1. Etapas a seguir para calcular la incertidumbre de una medida de masa según el método de la ISO.

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Especificación En la etapa de laespecificación debe establecerse cuál es la relación, si es posible a través de una ecuación matemática, entre el resultado de la medida (en este caso la masa de una muestra) y los parámetros de los que depende. La masa de una muestra se expresa como:

masa = masam + corrección + deriva

[1]

donde masam es el peso de la muestra registrado por la balanza. La corrección se calcula en el procesode calibración de la balanza [Riu 2001] y considera la diferencia entre el valor asignado de las masas patrón y el valor proporcionado por la balanza al pesar la masa patrón. La deriva de la balanza es debida a dos causas: 1) a que con el paso del tiempo la balanza se va descalibrando; y 2) al error sistemático debido a la diferencia entre la temperatura a la que se calibra la balanza (20ºC) y latemperatura a la que se pesa la muestra. En esta expresión no se ha considerado el efecto del empuje del aire ya que suele ser despreciable porque la densidad de las muestras normalmente es mucho mayor que la densidad del aire. Este efecto es consecuencia directa del principio de Arquímedes y hace que los valores proporcionados por la balanza sean inferiores a su verdadero valor [Riu 2001].Identificación En esta etapa deben identificarse todas las fuentes de incertidumbre asociadas a la pesada de una muestra. Estas fuentes de incertidumbre son: 1. Incertidumbre de la calibración. Cualquier instrumento de medida debe calibrarse para garantizar la trazabilidad de los resultados que proporciona [Riu 2001]. Durante el proceso de calibración también se realizan medidas, las cuales,obviamente, no están exentas de error instrumental. La incertidumbre de esta etapa, pues, está asociada a la corrección calculada durante la calibración de la balanza y depende de la incertidumbre de las masas patrón y de los errores asociados al propio proceso de calibración. 2. Incertidumbre de la propia medida de la masa. Depende de la resolución de la balanza y de la precisión de la pesada, a la...