estimacion de la incertidumbre de métodos analiticos farmacopeicos

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Estadística 1 CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3 CAPÍTULO INFORMATIVO NUEVO Con fundamento en el numeral 4.11.1 de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SSA1-2010, se publica el presente proyecto a efecto de que los interesados, a partir del 1º de agosto hasta el 30 de septiembre de 2013, lo analicen, evalúen y envíen sus observaciones o comentarios en idioma español y con el sustento técnico suficiente ante la CPFEUM, sito en Río Rhin número 57, colonia Cuauhtémoc, código postal 06500, México, D.F. Fax: 5207 6890 Correo electrónico: [email protected]. APÉNDICE INFORMATIVO. ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE DE MÉTODOS ANALÍTICOS FARMACOPEICOS 1 INTRODUCCIÓN Los laboratorios de pruebas deben emitir un estimado de la incertidumbre, como parte del informe de resultados, cuando esto sea requerido por los usuarios, cuando el resultado del análisis va a ser utilizado para verificar su cumplimiento con un requisito de calidad, para el cumplimiento de los requisitos de la norma ISO/IEC 17025 respecto a la estimación de la incertidumbre de la medición asociada con las pruebas analíticas que producen resultados cuantitativos o continuos. También se debe informar la incertidumbre en el caso de resultados discretos (límites microbianos) y resultados categóricos (identidad, esterilidad, color de la solución, metales pesados) para lo cual se recomienda consultar literatura especializada. En éste capítulo se proporcionan lineamientos de carácter informativo, para auxiliar a los laboratorios de control de calidad de los fabricantes de insumos para la salud, para estimar la incertidumbre de los resultados obtenidos al aplicar un método analítico farmacopeico, como se menciona en el apéndice Principios generales de buenas prácticas de laboratorio de la FEUM. Es importante mencionar que no existe obligatoriedad para los laboratorios de control que aplican cualquier método farmacopeico (Valoración, Potencia, Disolución, Titulación, Cuantificación de sustancias relacionadas, Contenido, etc.) de informar la incertidumbre asociada a dichas determinaciones, pero técnicamente es recomendable, para asegurar la obtención de resultados confiables. La estimación y cálculos se llevan a cabo desarrollando un ejemplo común, como lo es el contenido de un analito en una muestra, lo que representa una situación específica, pero es importante mencionar que para cada determinación analítica utiliza su modelo, así como materiales específicos de este (buretas, probetas, matraces volumétricos, espectro- fotómetros, cromatógrafos, etc); lo que conlleva a que cada laboratorio de control debe estimar la incertidumbre, con aquella información específica veraz que tenga al momento de su estimación y que pueda justificar. Es recomendable que durante el cálculo de la incertidumbre participe personal con experiencia en la metodología analítica, en estadística y metrología y se utilice hoja de cálculo. Para profundizar en este tema existe bibliografía especializada como la guía Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement de Eurachem/CITAC. 2 MÉTODO ANALÍTICO E INCERTIDUMBRE Un método analítico se puede definir como un proceso de medición de un mensurando (analito), en el cual la entrada es una muestra sujeta a un proceso analítico y la salida el valor atribuido al mensurando, el cual es obtenido, generalmente, por la aplicación de una fórmula matemática que da lugar al valor del mensurando, asociado al requisito de calidad establecido en el propio método. La aplicación del proceso de medición (método analítico) proporciona finalmente el valor atribuido al mensurando y el valor de su incertidumbre de medición como se presenta a continuación. y u Y (1) Donde: Y = Valor del mensurando (analito en la muestra) obtenido al aplicar la fórmula (expresión matemática del mensurando o modelo matemático) u y = Valor estimado de la incertidumbre La incertidumbre, en la práctica, es la suma de todas las fuentes de incertidumbre, errores sistemáticos y aleatorios, al aplicar el método analítico en una muestra dada. Los errores sistemáticos derivan de las extracciones no cuantitativas, separaciones ineficientes, instrumentos no calibrados, material volumétrico no calibrado, longitud de onda inapropiada, condiciones ambientales, entre otras. Los errores aleatorios son inherentes al proceso de medición en si, como son las mediciones de masa, volumen y los errores derivados de los equipos utilizados durante la ejecución de las pruebas/ensayos, entre otras. Por lo tanto, es necesario que se apliquen las buenas prácticas de laboratorio para disminuir o eliminar la posibilidad de que al aplicar un método, en las condiciones de uso, se presente error sistemático. 3 MODELO MATEMÁTICO Para la estimación de la incertidumbre es necesario describir el modelo matemático aplicado para calcular el valor del mensurando o analito en una muestra, en función de las operaciones relacionadas a los procesos de medición; por lo que el modelo puede ser representado de manera general como una función:

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Proyecto de metodología para medición de la incertidumbre de métodos analíticos farmacopeicos, emitido por CPFEUM

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  • Estadstica 1

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    CAPTULO INFORMATIVO NUEVO

    Con fundamento en el numeral 4.11.1 de la Norma Oficial

    Mexicana NOM-001-SSA1-2010, se publica el presente

    proyecto a efecto de que los interesados, a partir del 1 de

    agosto hasta el 30 de septiembre de 2013, lo analicen,

    evalen y enven sus observaciones o comentarios en idioma

    espaol y con el sustento tcnico suficiente ante la

    CPFEUM, sito en Ro Rhin nmero 57, colonia

    Cuauhtmoc, cdigo postal 06500, Mxico, D.F. Fax: 5207

    6890

    Correo electrnico: [email protected].

    APNDICE INFORMATIVO. ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE DE MTODOS ANALTICOS FARMACOPEICOS

    1 INTRODUCCIN

    Los laboratorios de pruebas deben emitir un estimado de la

    incertidumbre, como parte del informe de resultados, cuando

    esto sea requerido por los usuarios, cuando el resultado del

    anlisis va a ser utilizado para verificar su cumplimiento con

    un requisito de calidad, para el cumplimiento de los

    requisitos de la norma ISO/IEC 17025 respecto a la

    estimacin de la incertidumbre de la medicin asociada con

    las pruebas analticas que producen resultados cuantitativos

    o continuos. Tambin se debe informar la incertidumbre en

    el caso de resultados discretos (lmites microbianos) y

    resultados categricos (identidad, esterilidad, color de la

    solucin, metales pesados) para lo cual se recomienda

    consultar literatura especializada.

    En ste captulo se proporcionan lineamientos de carcter

    informativo, para auxiliar a los laboratorios de control de

    calidad de los fabricantes de insumos para la salud, para

    estimar la incertidumbre de los resultados obtenidos al

    aplicar un mtodo analtico farmacopeico, como se

    menciona en el apndice Principios generales de buenas

    prcticas de laboratorio de la FEUM. Es importante

    mencionar que no existe obligatoriedad para los laboratorios

    de control que aplican cualquier mtodo farmacopeico

    (Valoracin, Potencia, Disolucin, Titulacin,

    Cuantificacin de sustancias relacionadas, Contenido, etc.)

    de informar la incertidumbre asociada a dichas

    determinaciones, pero tcnicamente es recomendable, para

    asegurar la obtencin de resultados confiables.

    La estimacin y clculos se llevan a cabo desarrollando un

    ejemplo comn, como lo es el contenido de un analito en una

    muestra, lo que representa una situacin especfica, pero es

    importante mencionar que para cada determinacin analtica

    utiliza su modelo, as como materiales especficos de este

    (buretas, probetas, matraces volumtricos, espectro-

    fotmetros, cromatgrafos, etc); lo que conlleva a que cada

    laboratorio de control debe estimar la incertidumbre, con

    aquella informacin especfica veraz que tenga al momento

    de su estimacin y que pueda justificar. Es recomendable

    que durante el clculo de la incertidumbre participe personal

    con experiencia en la metodologa analtica, en estadstica y

    metrologa y se utilice hoja de clculo. Para profundizar en

    este tema existe bibliografa especializada como la gua

    Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement de

    Eurachem/CITAC.

    2 MTODO ANALTICO E INCERTIDUMBRE

    Un mtodo analtico se puede definir como un proceso de

    medicin de un mensurando (analito), en el cual la entrada

    es una muestra sujeta a un proceso analtico y la salida el

    valor atribuido al mensurando, el cual es obtenido,

    generalmente, por la aplicacin de una frmula matemtica

    que da lugar al valor del mensurando, asociado al requisito

    de calidad establecido en el propio mtodo. La aplicacin del

    proceso de medicin (mtodo analtico) proporciona

    finalmente el valor atribuido al mensurando y el valor de su

    incertidumbre de medicin como se presenta a

    continuacin.

    yuY (1)

    Donde:

    Y = Valor del mensurando (analito en la muestra) obtenido

    al aplicar la frmula (expresin matemtica del

    mensurando o modelo matemtico)

    uy = Valor estimado de la incertidumbre

    La incertidumbre, en la prctica, es la suma de todas las

    fuentes de incertidumbre, errores sistemticos y aleatorios, al

    aplicar el mtodo analtico en una muestra dada. Los errores

    sistemticos derivan de las extracciones no cuantitativas,

    separaciones ineficientes, instrumentos no calibrados,

    material volumtrico no calibrado, longitud de onda

    inapropiada, condiciones ambientales, entre otras. Los

    errores aleatorios son inherentes al proceso de medicin en

    si, como son las mediciones de masa, volumen y los errores

    derivados de los equipos utilizados durante la ejecucin de

    las pruebas/ensayos, entre otras. Por lo tanto, es necesario

    que se apliquen las buenas prcticas de laboratorio para

    disminuir o eliminar la posibilidad de que al aplicar un

    mtodo, en las condiciones de uso, se presente error

    sistemtico.

    3 MODELO MATEMTICO

    Para la estimacin de la incertidumbre es necesario describir

    el modelo matemtico aplicado para calcular el valor del

    mensurando o analito en una muestra, en funcin de las

    operaciones relacionadas a los procesos de medicin; por lo

    que el modelo puede ser representado de manera general

    como una funcin:

  • 2 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    ...),,,( cbafY (2)

    Donde a, b, c,, son trminos que representan magnitudes de entrada (fuentes de incertidumbre primarias) relacionadas

    con el mensurando, como por ejemplo la lectura de una

    solucin de la muestra (a), la lectura de una solucin de

    referencia (b), la concentracin de una solucin de referencia

    (c) la cual a su vez, es dependiente de la masa de la sustancia

    de referencia (c1), del volumen de aforo de esta masa de la

    sustancia de referencia (c2), y de la pureza de la sustancia de

    referencia (c3), por lo que la incertidumbre se representa de

    la siguiente forma:

    ....2222 cbay uuuu (3)

    La frmula (3) representa la combinacin lineal de estos

    componentes de incertidumbre (ua, ub, uc, ).

    Por ejemplo el contenido de analito en una muestra (Y) se

    calcula considerando el siguiente modelo matemtico:

    Cl

    lY

    r

    m (4)

    Donde:

    Y = Contenido del analito en la muestra (mg/mL).

    lm = Lectura de la solucin de la muestra, en absorbancia

    (A)

    lr = Lectura de la solucin de referencia, en absorbancia

    (A)

    C = Concentracin de la solucin de la sustancia de

    referencia (mg/mL)

    Para determinar la concentracin de la solucin de la

    sustancia de referencia C se aplica la siguiente

    frmula:

    100

    P

    V

    mC r (5)

    Donde:

    mr = Masa de la sustancia de referencia (mg)

    V = Volumen de aforo de la masa de la sustancia de

    referencia (mL)

    P = Pureza de la sustancia de referencia (%)

    100 = Factor de conversin del porcentaje de la pureza.

    C = Concentracin de la solucin de la sustancia de

    referencia (mg/mL)

    En general, para iniciar la estimacin de la incertidumbre se

    requiere establecer la expresin matemtica, es decir, la

    frmula o frmulas utilizadas para el clculo del valor del

    mensurando (analito). En este caso el modelo matemtico

    basado en las ecuaciones (4) y (5) es el siguiente:

    (6)

    4 COMPONENTES DE INCERTIDUMBRE EN EL MODELO MATEMTICO Y SU

    REPRESENTACIN

    En el modelo matemtico de la frmula (6) se observan:

    - Componentes primarios, y

    - Componentes secundarios.

    El diagrama causa-efecto (figura 1) es un elemento auxiliar

    para representar el modelo matemtico.

    4.1 Componentes primarios

    El modelo matemtico muestra las magnitudes de entrada

    que permiten establecer los componentes primarios de

    incertidumbre.

    Las magnitudes de entrada son:

    Lectura de la solucin muestra (lm) Lectura de la solucin de referencia (lr) Masa de la solucin de la sustancia de referencia

    (mr)

    Volumen de aforo de la masa de la sustancia de referencia (V)

    Pureza de la sustancia de referencia (P) 100 como factor de conversin en porcentaje

    Nota: El factor de conversin, que es una magnitud de

    entrada, no est asociado a un proceso de medicin, por lo

    que no contribuye a la incertidumbre.

    En la figura 1 (diagrama causa-efecto) se representan las

    magnitudes de entrada o componentes primarios de

    incertidumbre as como la incertidumbre asociada a cada una

    de ellas, como son:

    ua = Incertidumbre asociada a la lectura de la solucin

    muestra.

    ub = Incertidumbre asociada a la lectura de la solucin de

    referencia.

    uc = Incertidumbre asociada a la masa de referencia.

    ud = Incertidumbre asociada al volumen de aforo de la

    masa de la sustancia de referencia.

    ue = Incertidumbre asociada a la pureza de la sustancia de

    referencia.

  • Estadstica 3

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Figura 1. Representacin de la frmula (6), utilizando un diagrama

    causa-efecto a un nivel de componentes primarios

    4.2 Componentes secundarios

    En nuestro ejemplo, cada componente primario se relaciona

    con fuentes de incertidumbre derivadas del equipo y del

    instrumental utilizado as como de otros factores inherentes

    al propio mtodo analtico los cuales constituyen los

    componentes secundarios, tales como:

    El espectrofotmetro: es una fuente de incertidumbre de la

    lectura de la solucin de referencia y de la solucin de la

    muestra (ver la Figura 2).

    La balanza: Es una fuente de incertidumbre de la masa de la

    sustancia de referencia.

    El matraz volumtrico de 100 mL: Es una fuente de

    incertidumbre del volumen de aforo de la masa de la

    sustancia de referencia.

    La pureza de la sustancia de referencia es tambin es una

    fuente de incertidumbre.

    5 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE EN BASE AL MODELO MATEMTICO

    5.1 Estimacin en funcin de los componentes primarios

    Para informar la estimacin de la incertidumbre como

    desviacin estndar (Sy) es necesario combinar la

    incertidumbre en funcin de los componentes primarios

    como desviacin estndar (Si), lo cual puede ser llevado a

    cabo por alguna de las siguientes ecuaciones:

    ...

    22222

    e

    S

    d

    S

    c

    S

    b

    S

    a

    S

    y

    Sedcbay

    (7)

    ...22222 edcbay SSSSSS (8)

  • 4 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    La primera expresin, frmula (7), est relacionada a

    modelos matemticos que consideran multiplicaciones o

    cocientes de los componentes de ste o en el caso que las

    unidades de los componentes sean diferentes, lo que ocurre

    en la mayora de los mtodos analticos de ensayos,

    valoraciones o contenido.

    La segunda expresin est relacionada a modelos

    matemticos que consideran aditividad (la aditividad de los

    componentes) o cuando las unidades de medicin de los

    componentes sean iguales, lo que ocurre con poca frecuencia

    en los mtodos analticos de ensayos, valoraciones o

    contenido. Esta expresin es muy utilizada en el caso de

    combinar las incertidumbres de componentes especficos.

    5.2 Estimacin en funcin de los componentes

    secundarios

    Cada uno de los componentes primarios, en nuestro ejemplo,

    se relaciona con una o ms fuentes causantes de la

    incertidumbre (componentes secundarios) como se menciona

    en 4.2.

    Una vez identificadas las fuentes de variacin de

    incertidumbre de cada componente primario, es necesario

    determinar los componentes secundarios de cada uno de

    ellos que tambin causan variacin, posteriormente estimar

    incertidumbre. Esto corresponde a un segundo nivel de

    incertidumbre o causas secundarias de incertidumbre; lo que

    matemticamente puede ser representado como:

    ...),,,,(

    ...),,,,(

    ...),,,,(

    ...),,,,(

    ...),,,,(

    54321

    54321

    54321

    54321

    54321

    eeeeefe

    dddddfd

    cccccfc

    bbbbbfb

    aaaaafa

    (9)

    Donde a1, a2, a3, a4,; b1, b2,,e1, e2, ; son componentes metrolgicos secundarios, relacionados a cada componente

    primario.

    Por ejemplo, la lectura de la muestra (lm) tiene como fuente

    de incertidumbre al espectrofotmetro (a), el cual presenta

    propiedades metrolgicas como exactitud (a1), resolucin

    (a2), linealidad (a3), repetibilidad (a4), reproducibilidad (a5)

    entre otras (ver Figura 2).

    Su incertidumbre es representada por la siguiente

    frmula:

    ....22222254321

    aaaaaa uuuuuu (10)

    La formula (10) representa una combinacin lineal de estos

    elementos de incertidumbre.

    Figura 2. Representacin parcial del modelo fsico de la frmula (6)

    a un nivel de componentes secundarios.

  • Estadstica 5

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    En la figura 2, se representan solamente los componentes

    secundarios de incertidumbre correspondientes al

    espectrofotmetro en donde se realizan las lecturas

    (absorbancia) de la solucin de referencia y de la solucin de

    la muestra. Lo anterior debe ser llevado a cabo para cada

    componente primario de incertidumbre y para cada fuente de

    incertidumbre o componente secundario. Un componente

    primario puede tener 2 o ms fuentes de incertidumbre y por

    lo tanto tambin ser necesario combinarlos.

    6 TIPOS DE ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE

    En los tipos de estimacin de la incertidumbre existen la tipo

    A y la tipo B como se describen a continuacin:

    6.1 Incertidumbre tipo A. La incertidumbre tipo A es el mtodo de evaluacin de la

    incertidumbre mediante el anlisis estadstico de una serie de

    observaciones, por ejemplo utilizando estadsticas

    muestrales de dispersin como son:

    a) La desviacin estndar de repetibilidad, cuando se efectan determinaciones analticas al menos por

    duplicado bajo las mismas condiciones ( por ejemplo

    una valoracin al menos por duplicado), la precisin de

    un sistema o las pruebas de desempeo del sistema,

    entre otras.

    b) La desviacin estndar de regresin, en los estudios de linealidad de un sistema durante la validacin

    (aplicabilidad) o la verificacin de mtodos, de

    linealidad de detectores (calificacin de instrumentos), o

    la linealidad de calibracin (calibracin de balanzas),

    entre otras.

    c) La reproducibilidad, cuando se efectan estudios de precisin intermedia, lecturas al menos por duplicado,

    de al menos dos soluciones de referencia, en el mismo

    instrumento en la misma o diferente corrida analtica,

    entre otras.

    6.2 Incertidumbre tipo B. Mtodo de evaluacin de la incertidumbre utilizando las

    tolerancias a travs de modelos distribucionales. Las

    distribuciones comnmente utilizadas son:

    a) Distribucin rectangular: La desviacin estndar se estima aplicando la frmula (11)

    3

    TS

    (11)

    Dnde:

    T = Tolerancia

    Esta distribucin aplica a operaciones de medicin cuyo

    principio de medicin sea digital o dicotmico (balanzas

    digitales, materiales volumtricos, espectrofotmetros

    digitales, entre otros).

    b) Distribucin triangular: La desviacin estndar se estima aplicando la frmula 12

    6

    TS

    (12)

    Dnde:

    T = Tolerancia

    Esta distribucin se aplica a operaciones de medicin cuyo

    principio de medicin sea analgico o con escala graduada

    (balanzas analgicas, materiales graduados, espectro-

    fotmetros analgicos, entre otros).

    Nota: El clculo de la tolerancia ( T), cuando se

    proporciona el valor de la resolucin o legibilidad de un

    instrumento (L) se lleva a cabo aplicando la frmula (13).

    LT 5.0 (13)

    7 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE (UA ) CORRESPONDIENTE A LA LECTURA DE LA

    SOLUCIN DE LA MUESTRA

    7.1 Estimacin de la incertidumbre asociada a la exactitud (A1).

    Para este caso, considerar un espectrofotmetro marca X di-

    gital, con la siguiente informacin tcnica:

    El dato de la tolerancia es de 0.006 A (T), para el caso

    conservador (2 unidades de absorbancia). Ya que el

    instrumento es digital, su desviacin estndar o

    incertidumbre estndar (1a

    S ), se calcula aplicando la

    frmula (11), sustituyendo valores se tiene:

    3

    006.01a

    SS 0.00346 A

    Esta estimacin corresponde al clculo de la incertidumbre

    tipo B.

    7.2 Estimacin de la incertidumbre asociada a la resolucin o legibilidad (A2)

    El dato de la legibilidad es de 0.001 A (L). Ya que el

    instrumento es digital, su desviacin estndar o

    incertidumbre estndar (2a

    S ), se calcula considerando las

    frmulas (11) y (13).

    Procedimiento:

    Calcular la desviacin estndar aplicando la frmula (11)

  • 6 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    3

    TS

    (11)

    Determinar el valor T al aplicar la frmula (13):

    LT 5.0

    Si L = 0.001 A

    001.05.0 T

    Calcular la desviacin estndar (S) sustituyendo valores en

    la frmula (11)

    3

    TS

    AS 00029.0732.1

    001.05.0

    Por lo tanto 2a

    S = 0.00029 A.

    Esta estimacin corresponde al clculo de la incertidumbre

    tipo B.

    7.3 Estimacin de la incertidumbre asociada a la linealidad (A3).

    La incertidumbre asociada a la linealidad (3a

    S ), se estima

    en base a la linealidad del sistema obtenida del informe de

    validacin del mtodo analtico, los datos se presentan en la

    siguiente tabla:

    Concentracin de la solucin

    de referencia del analito

    (x, g/mL)

    Absorbancia de la solucin

    de referencia

    (y, A)

    5.680 0.672

    5.680 0.671

    5.680 0.676

    7.115 0.844

    7.115 0.839

    7.115 0.846

    8.550 1.015

    8.550 1.016

    8.550 1.013

    9.790 1.166

    9.790 1.164

    9.790 1.163

    11.030 1.315

    11.030 1.310

    11.030 1.312

    La incertidumbre se expresa por la desviacin estndar de

    regresin (Sy/x), la cual se calcula aplicando la frmula (14):

    Procedimiento

    2

    2

    /

    n

    ybxymyS xy (14)

    Realizar los siguientes clculos:

    Calcular la pendiente m, aplicando la siguiente frmula:

    22

    xxn

    yxxynm (15)

    Calcular la ordenada al origen, b, aplicando la siguiente

    frmula:

    n

    xmyb

    (16)

    Calcular las siguientes sumatorias para n =15

    312.1...671.0672.0y 15.02200 030.11...680.5680.5x 126.49500

    2222 312.1...671.0672.0y 15.81311

    030.11...680.5680.5 222

    x 11120.47938

    312.1030.11...671.0680.5672.0680.5yx

    133.10954

    Sustituir los valores obtenidos en las frmulas (15), (16) y

    (14) respectivamente y efectuar los clculos

    correspondientes:

    Clculo de la pendiente m (frmula 15).

    249500.12647938.1112015

    02200.1549500.12610954.13315m

    m = 0.11962 A / mg/mL

    Clculo de la ordenada al origen b (frmula 16)

    15

    49500.12611962.002200.15b - 0.00726 A

  • Estadstica 7

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Clculo de la desviacin estndar de regresin Sy/x (frmula 14):

    A00230.0

    215

    02200.1500726.010954.13311962.081311.15/

    xyS

    Por lo tanto, la incertidumbre asociada a la linealidad (3a

    S ),

    expresada como desviacin estndar de regresin es igual a

    0.00230 A. Esta estimacin corresponde a la incertidumbre

    tipo A.

    Dicho estimador tambin podra obtenerse de la calificacin

    del instrumento. En caso de contar con esta fuente de

    incertidumbre se seleccionar la del caso conservador

    (mayor magnitud) o la que represente el caso ms cercano al

    uso rutinario del mtodo, que en este ejemplo sera la

    informacin pertinente presentada en el informe de la

    validacin del mtodo.

    7.4 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE ASOCIADA A LA REPETIBILIDAD (A4).

    Uso de los datos de la precisin del sistema

    La incertidumbre asociada a este componente secundario (

    4aS ), se estima utilizando los datos de la precisin del

    sistema, contenidos en el informe de la validacin del

    mtodo. Los datos se presentan en la siguiente tabla:

    Concentracin de la solucin

    de referencia del analito

    (g/mL)

    Absorbancia de la solucin

    (A)

    10.01

    0.990

    0.991

    0.988

    0.993

    0.994

    0.988

    La incertidumbre asociada a la repetibilidad se expresa como

    desviacin estndar (S), de los datos anteriores y se calcula

    con la frmula (17)

    Procedimiento

    )1(

    22

    nn

    yynS (17)

    Calcular las siguientes sumatorias para n 6.

    988.0...991.0990.0y 5.9440

    2222 988.0...991.0990.0y 5.88855 Sustituir los valores obtenidos en la frmula (17) y efectuar

    los clculos

    16

    9440.588855.562

    S 0.00250 A

    Por lo tanto:

    4a

    S 0.00250 A

    Esta estimacin corresponde a la incertidumbre tipo A.

    Dicho estimador tambin podra obtenerse de la tolerancia

    de la repetibilidad fotomtrica (T = 0.003), propor-

    cionada por el fabricante del instrumento, bajo un caso

    conservador (2 unidades de absorbancia). Ya que el

    instrumento es analgico, su desviacin estndar o

    incertidumbre estndar (4a

    S ), se calcula aplicando la

    frmula (11).

    Sustituir los valores y calcular:

    3

    003.04a

    S 0.00176 A

    Esta estimacin corresponde a la incertidumbre tipo B.

    En este caso se tienen dos estimadores de la incertidumbre

    de la repetibilidad. Si se desea utilizar el caso conservador,

    esta corresponde a la incertidumbre tipo A, que coincide con

    el caso ms cercano al comportamiento rutinario.

    7.5 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE ASOCIADA A LA REPRODUCIBILIDAD (A5)

    Cuando no se cuenta con la informacin necesaria para

    estimar la incertidumbre asociada a este componente (5a

    S ),

    el cual es un estimador difcil o laborioso de obtener, ya que

    representa la variacin entre los resultados de una misma

    solucin de la muestra en diferentes corridas analticas por

    un mismo o diferente analista o por un mismo analista en

    diferentes das o por un mismo analista en diferentes equipos

    o en diferentes laboratorios. En general esta informacin

    podra obtenerse de los estudios de la validacin del mtodo

    analtico y de los diferentes estudios de reproducibilidad que

    se llevaran a cabo. En caso de que no se cuente con dicha

    informacin, entonces:

  • 8 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    05

    aS

    7.6 Combinacin de la incertidumbre de los componentes secundarios para estimar la

    incertidumbre UA

    Procedimiento

    Para combinar la incertidumbre de los componentes

    secundarios relacionada a la lectura de la solucin muestra,

    se utiliza la frmula (19) derivada de la frmula (8) y los

    valores calculados en los numerales 7.1 a 7.4; debido a que

    estas magnitudes tienen las mismas unidades (A):

    22222

    54321 aaaaaaSSSSSS (18)

    Se recomienda que cuando se tengan diferentes magnitudes

    de un mismo estimador, se utilice el caso conservador

    (mayor magnitud) como ocurre en la repetibilidad (4a

    S ). Al

    sustituir y calcular se obtiene:

    A00486.0

    000250.000230.000029.000346.0 22222

    aS

    En general, cuando no se tenga un estimador de la

    incertidumbre, no debern de considerarse en las frmulas.

    Esta magnitud representa en el diagrama causa efecto, el

    estimador de ua (ver figura 2), que es la incertidumbre

    asignada a la lectura de la solucin de la muestra.

    8 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE (UB) CORRESPONDIENTE A LA LECTURA DE LA

    SOLUCIN DE REFERENCIA

    Para este caso, la incertidumbre que corresponde a la lectura

    de la solucin de referencia, tiene como fuente de

    incertidumbre al mismo espectrofotmetro digital marca X,

    utilizado en la lectura de la solucin de la muestra. En la

    figura 3, se representa de manera parcial el modelo fsico de

    la frmula 6, considerando nicamente la fuente de

    incertidumbre correspondiente a ub.

    Figura 3. Representacin parcial del modelo fsico de la frmula (6),

    considerando las fuentes de incertidumbre correspondientes a ub.

    Ya que es el mismo instrumento el utilizado para llevar a

    cabo la lectura, tanto de la solucin muestra como la de la

    solucin de referencia; la incertidumbre estndar para la

    exactitud (1b

    S ), la resolucin (2b

    S ) y la linealidad (3b

    S )

    que es la misma que la obtenida para la solucin de la

    muestra pero ser necesario estimar la incertidumbre

  • Estadstica 9

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    estndar de la repetibilidad (4b

    S ) y de la reproducibilidad

    (5b

    S ) como se indica a continuacin.

    8.1 Estimacin de la incertidumbre asociada a la repetibilidad (

    4bS ) de la lectura de la solucin de

    referencia.

    Para el caso de la repetibilidad, el mtodo establece que la

    lectura de la solucin de referencia se lleva a cabo por

    triplicado (incertidumbre tipo A). Los resultados se

    presentan en la siguiente tabla:

    Lectura de la solucin

    de referencia

    Absorbancia de la solucin

    (A)

    1 1.191

    2 1.197

    3 1.181

    La incertidumbre es estimada como la desviacin estndar

    (S) de estos resultados aplicando la frmula 17.

    Procedimiento

    Obtener las siguientes sumatorias para n 3, se tiene:

    181.1197.1191.1y 3.56900 2222 181.1197.1191.1y 4.24605

    Al sustituir los valores:

    13

    56900.324605.432

    S 0.00808 A

    Por lo tanto:

    3b

    S 0.00808 A

    8.2 Estimacin de la reproducibilidad (4b

    S ) de la lectura

    de la solucin de referencia

    La incertidumbre asociada a este componente (4b

    S ), es un

    estimador difcil y laborioso de obtener, ya que representa la

    variacin entre los resultados de una misma solucin de

    referencia en diferentes corridas analticas, por un mismo o

    diferente analista, o de dos o ms soluciones de referencia a

    la misma concentracin en diferentes corridas por un mismo

    o diferente analista.

    En el siguiente estudio se describe la forma de estimar la

    reproducibilidad en condiciones de laboratorio:

    Procedimiento

    Se determin la absorbancia de seis alcuotas de una misma

    solucin de referencia recientemente preparada y seis

    alcuotas de la misma solucin conservada en refrigeracin

    durante siete das. Anteriormente se estableci que la

    solucin de referencia es estable en refrigeracin durante

    siete das. En este caso:

    Nmero de tratamientos t = 2

    Nmero de rplicas r = 6

    Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla:

    Absorbancia de la solucin de referencia

    de concentracin 8.48 g/mL

    Alcuota

    Preparada

    recientemente

    7 das en

    refrigeracin

    1 0.991 1.006

    2 0.990 1.010

    3 0.995 1.001

    4 0.983 0.997

    5 0.993 1.004

    6 0.987 0.998

    Para estimar la reproducibilidad, los resultados obtenidos

    deben ser analizados mediante un anlisis de varianza

    aplicando un modelo con un criterio de clasificacin y

    diseo aleatorio. El modelo es:

    )(ijiijy (19)

    Donde:

    ijy Lectura de absorbancia de la solucin de referencia de

    la j-sima alcouta de la i-sima condicin de

    reproducibilidad (entre das de almacenaje).

    = Media general de la lectura de asborbancia de la solucin de referencia.

    i = Estimador de la reproducibilidad (representa el efecto de la fuente de variacin periodo de almacenaje).

    Tambin se le denomina efecto del

    i-simo tratamiento.

    j(i) = Error o repetibilidad o fuente de variacin intra tratamiento. Representa el error al tomar la lectura de

    la solucin de referencia.

    En este modelo i representa la reproducibilidad de la

    lectura de absorbancia de la solucin de referencia y j(i) la repetibilidad de la lectura de la solucin de referencia.

    Para obtener los estimadores de la repetibilidad y

    reproducibilidad se debe realizar el anlisis de la varianza,

    aplicando las frmulas que se describen en la Tabla 1:

  • 10 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    TABLA 1. FRMULAS PARA EL ANLISIS DE VARIANZA.

    FUENTE DE

    VARIACIN

    GRADOS DE

    LIBERTAD

    SUMA DE CUADRADOS MEDIA DE

    CUADRADOS

    Fcal Ftab

    REPRODUCIBILIDAD

    O TRATAMIENTO 1 tglt

    rt

    y

    r

    ySC

    i

    t

    2..

    2

    .

    t

    tt

    gl

    SCMC

    e

    t

    MC

    MC

    et glglF ,,05.0

    REPETIBILIDAD O

    ERROR 1 rtgle

    r

    yySC

    i

    ije

    2

    .2

    e

    ee

    gl

    SCMC

    ANLISIS DE VARIANZA

    Procedimiento

    Clculos preliminares:

    y.. =

    262221161211 ...... yyyyyyyij 0.991+0.990+ + 0.987+1.006+1.010++0.998 = 11.95500

    Y1. = 987.0...990.0991.01 jy 5.93900 Y2. = 998.0...010.1006.12 jy 6.01600

    222

    . 01600.693900.5iy 71.46398

    2

    26

    2

    22

    2

    21

    2

    16

    2

    12

    2

    11

    2...... yyyyyyyij

    11.91088

    Establecer el nmero de tratamientos (t) y el nmero de rplicas (r). Para este estudio:

    t = 2

    r = 6

    Calcular los grados de libertad:

    1121 tglt

    101621 rtgle

    Calcular la suma de cuadrados:

    62

    11.95500

    6

    71.46398 2

    tSC 0.0004941

    62

    11.9550011.91088

    2

    eSC 0.0002162

    Calcular la media de cuadrados:

    1

    0004941.0

    t

    tt

    gl

    SCMC 0.0004941

    10

    0002162.0

    e

    ee

    gl

    SCMC 0.0000216

    Determinar el valor de Fcal

    0000216.0

    0004941.0

    e

    tcal

    MC

    MCF 22.86

    Obtener el valor de Ftab

    El valor de la Ftab se obtiene de la Tabla 1 del captulo de

    Estadstica para ensayos biolgicos.

    10,1FFtab 4.965

    Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 2:

    TABLA 2. ANLISIS DE VARIANZA PARA EL ESTUDIO DE PRECISIN.

    FUENTE DE VARIACIN GRADOS DE

    LIBERTAD

    SUMA DE

    CUADRADOS

    MEDIA DE

    CUADRADOS Fcal Ftab

    REPRODUCIBILIDAD O

    TRATAMIENTO 1 0.0004941 0.0004941 22.86 4.965

    REPETIBILIDAD O

    ERROR 10 0.0002162 0.0000216

    Interpretacin de la tabla de anlisis de varianza

    Ya que tabcal FF > (22.86 > 4.965), se presenta efecto del

    tratamiento (siete das en refrigeracin) sobre las lecturas de

    absorbancia de la solucin de referencia por lo que el

    estimador de la reproducibilidad es mayor que cero

    (5b

    S > 0).

    En caso de que tabcal FF , se habra concluido que no se

    presenta efecto del tratamiento y que la magnitud de la

    reproducibilidad, como error estndar, sera cero (5b

    S = 0).

  • Estadstica 11

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Estimacin de la incertidumbre estndar de

    reproducibilidad 5b

    S

    Ya que se presenta efecto de tratamiento, es necesario

    estimar su incertidumbre estndar de reproducibilidad 5b

    S

    con la siguiente frmula:

    r

    MCMCS etb

    5 (20)

    Al sustituir valores se obtiene:

    6

    0000216.00004941.05b

    S 0.00887 A

    8.3 Combinacin de la incertidumbre de los componentes secundarios (UB) correspondientes a

    la lectura de la solucin de referencia.

    Para combinar la incertidumbre de los componentes

    secundarios relacionada a la lectura de la solucin de

    referencia, se utiliza la frmula (8) y los valores calculados

    en los numerales 7.1, 7.2, 8.1, y 8.2; ; debido a que estas

    magnitudes tienen las mismas unidades (A):

    2222

    4321 bbbbbSSSSS (21)

    2222 00887.000808.000029.000346.0bS

    0.01249 A

    Esta magnitud representa en el diagrama causa efecto al

    estimador de ub (ver figura 3), que es la incertidumbre

    asignada a la lectura de la solucin de referencia.

    9 Estimacin de la incertidumbre (UC) correspondiente a la masa de la sustancia de referencia

    Para este caso la incertidumbre que corresponde a la masa de

    la sustancia de referencia tiene como fuente de

    incertidumbre a una balanza analtica marca Y modelo Z, digital. En la figura 4, se representa de manera parcial el modelo fsico de la frmula 6, considerando nicamente

    las fuentes de incertidumbre correspondientes a uc.

    Figura 4. Representacin parcial del modelo fsico de la frmula (6),

    considerando las fuentes de incertidumbre correspondientes a uc .

    uy

    ua uc ue

    ub ud .

    Y

    100.

    P

    V

    m

    l

    lY r

    r

    m

    lm

    lr

    mr

    V

    P

    100

    Y = contenido del analito en la muestra (mg/mL).

    lm = lectura de la solucin muestra (abs)

    lr = lectura de la solucin de referencia (abs) mr = masa de la sustancia de referencia (mg)

    V = volumen de aforo de la masa de la sustancia de referencia (mL).

    P = pureza de la sustancia de referencia (%). 100 = factor de conversin del porcentaje de la pureza.

    BALANZA ANALTICA

    EXACTITUD

    (c1)

    RESOLUCIN(c2)

    REPETIBILIDAD

    (c3)

    LINEALIDAD

    (c4)

    REPRODUCIBILIDAD(c5)

  • 12 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    La estimacin de la desviacin estndar o incertidumbre

    estndar de cada propiedad metrolgica de la balanza digital,

    se describe a continuacin:

    9.1 Estimacin de la incertidumbre asociada a la

    exactitud.

    Uso del valor de la tolerancia

    La tolerancia (T) reportada para la balanza es de

    0.000012 g, a un nivel de masa de 50 mg (masa a pesar de la

    sustancia de referencia). Ya que el instrumento es digital, su

    incertidumbre estndar (1c

    S ), se calcula con la frmula (11),

    sustituyendo valores se tiene:

    3

    000012.01c

    S 0.000007 g

    Esta estimacin corresponde al clculo de la incertidumbre

    tipo B.

    9.2 Estimacin de la incertidumbre asociada a la

    resolucin o legibilidad

    Uso del valor de la resolucin

    La resolucin (L) (legibilidad) es de 0.0001 g. Ya que el

    instrumento es digital, su incertidumbre estndar (2c

    S ), se

    calcula considerando las frmulas (11) y (13).

    Sustituyendo valores en la frmula (11) se tiene:

    3

    5.00001.02c

    S 0.000029 g

    Esta estimacin corresponde al clculo de la incertidumbre

    tipo B.

    9.3 Estimacin de la incertidumbre asociada a la

    repetibilidad.

    Uso de la desviacin estndar asociada a la repetibilidad

    obtenida de la informacin tcnica proporcionada por el

    fabricante de la balanza

    La incertidumbre estndar asociada a la repetibilidad (3c

    S ),

    se obtiene de la informacin proporcionada por el fabricante

    como desviacin estndar.

    SSc3 0.00015 g

    9.4 Estimacin de la incertidumbre asociada a la linealidad

    Uso de los datos de linealidad presentados en el

    certificado de calibracin de la balanza

    La incertidumbre estndar asociada a la linealidad, se estima

    con los datos de la linealidad proporcionados en el

    certificado de calibracin vigente. Los resultados de la

    linealidad se indican en la siguiente tabla:

    Masa patrn (x)

    en gramos

    Masa (y) medida

    por la balanza en gramos

    0.0100 0.0100

    0.1000 0.1000

    0.5000 0.4999

    1.0000 1.0000

    Nota: es importante al menos seleccionar tres niveles de

    masa que incluya la masa pesada de la sustancia de

    referencia, segn el mtodo o al menos tres niveles de masa

    cercanos a la masa pesada de la sustancia de referencia.

    La incertidumbre es estimada por la desviacin estndar de

    regresin (Sy/x), la cual se calcula con las frmulas 14, 15 y

    16.

    Procedimiento

    Calcular las siguientes sumatorias para n 4

    0000.1...1000.00100.0y 1.60990 0000.1...1000.00100.0x 1.61000

    2222 0000.1...1000.00100.0y 1.26000

    2222

    0000.1...1000.00100.0x 1.26010

    26005.10000.10000.1

    ...1000.01000.00100.00100.0

    yx

    Calcular la pendiente m con la frmula (15).

    Sustituyendo valores

    La pendiente m es

    261000.126010.14

    60990.161000.126005.14m 0.99998 g / g

    Calcular la ordenada al origen b de acuerdo a la frmula (16).

    4

    61000.199998.060990.1b -0.00002 g

    Calcular la desviacin estndar de regresin de acuerdo a la

    frmula (14):

    g000061.0

    24

    60990.100002.026005.199998.026000.1/

    xyS

    Por lo tanto:

    4c

    S 0.000061 g

    Esta estimacin se basa en la incertidumbre tipo A.

  • Estadstica 13

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    9.5 Estimacin de la incertidumbre asociada a la

    reproducibilidad

    No se cuenta con la informacin necesaria.

    La incertidumbre estndar asociada a este componente es un

    estimador difcil de obtener, ya que representa la variacin

    entre los resultados de una misma masa por un mismo o

    diferente analista, en diferentes das. Un estudio R&R

    (reproducibilidad y repetibilidad del instrumento) podra

    proporcionar la informacin. En este caso no se cuenta con

    la informacin de esta fuente de incertidumbre, por lo que se

    puede considerar que 5cS 0 g y no se debe considerar en el

    clculo de la incertidumbre combinada.

    9.6 Combinacin de la incertidumbre (uc) de los

    componentes secundarios relacionados con la masa de la

    sustancia de referencia

    Para combinar la incertidumbre de los componentes

    secundarios relacionados a la masa de la sustancia de

    referencia, se utiliza la frmula (22) derivada de la frmula

    (8), debido a que estas magnitudes tienen las mismas

    unidades (g):

    2222

    4321 cccccSSSSS (22)

    Al sustituir los valores se obtiene:

    g000164.0

    000061.000015.0000029.0000007.0 2222

    cS

    Por lo tanto este es el estimador asociado a uc.

    10 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE (UD)

    CORRESPONDIENTE AL VOLMEN DEL

    AFORO DE LA MASA DE LA SUSTANCIA DE

    REFERENCIA

    Para este caso, la incertidumbre que corresponde al volumen

    de aforo del peso (masa) de la sustancia de referencia, tiene

    como fuente de incertidumbre a un matraz volumtrico de

    250 mL marca Y. En la figura 5, se representa de manera parcial el modelo fsico de la frmula 6, considerando

    nicamente las fuentes de incertidumbre correspondientes a

    ud.

    A continuacin se describe el clculo de la incertidumbre

    estndar de cada propiedad metrolgica del matraz

    volumtrico de 250 mL. Es importante mencionar que este

    material volumtrico como tal, no tiene asociadas ni

    resolucin ni linealidad como fuentes de incertidumbre.

    Figura 5. Representacin parcial del modelo fsico de la frmula (6),

    considerando las fuentes de incertidumbre correspondientes a ud.

  • 14 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    10.1 Estimacin de la incertidumbre (1d

    S ) asociada a

    la exactitud

    Exactitud: La tolerancia mxima como requisito, establecida

    por la FEUM 10a. edicin, pgina 12, es T = 0.12 mL.

    Ya que el matraz volumtrico presenta una respuesta de todo

    o nada, es decir se mide 250 mL o no se mide este volumen,

    su distribucin estadstica es rectangular, por lo que su

    incertidumbre estndar (1d

    S ), se calcula aplicando la

    frmula (11), sustituyendo valores se tiene:

    3

    12.01d

    S 0.06928 mL

    Esta estimacin es una incertidumbre tipo B.

    10.2 Estimacin de la incertidumbre (2d

    S ) asociada a la

    repetibilidad Para estimar la repetibilidad se llev a cabo un estudio de

    laboratorio, utilizando un mismo matraz volumtrico de

    250 mL, efectuando diez mediciones de volumen mediante

    un mtodo gravimtrico. Los resultados obtenidos se

    presentan en la siguiente tabla:

    Medicin Volumen (mL)

    1 249.991

    2 250.019

    3 250.011

    4 250.004

    5 249.990

    6 250.007

    7 250.011

    8 249.990

    9 250.022

    10 249.996

    Su incertidumbre es estimada por la desviacin estndar (S)

    de estas mediciones, la cual se calcula con la frmula 17.

    Procedimiento:

    Calcular las siguientes sumatorias para n 10:

    996.249...019.250991.249y

    2500.04100

    2222 996.249...019.250991.249y

    625020.50145

    Calcular de la desviacin estndar, sustituyendo valores:

    110

    2500.0410045625020.501102

    S

    0.01193 mL

    Por lo tanto:

    2d

    S 0.01193 mL

    Esta estimacin es una incertidumbre tipo A.

    10.3 Estimacin de la incertidumbre (3d

    S ) asociada a la

    reproducibilidad La incertidumbre estndar asociada a la reproducibilidad, es

    un estimador difcil y laborioso de obtener, ya que puede ser

    estimado a partir de mediciones utilizando diferentes

    matraces en diferentes das (variacin inter-matraz),

    mediciones de diferentes matraces en diferentes das

    (variacin inter da-matraz) y mediciones de diferentes

    matraces en diferentes das por distintos analistas (variacin

    inter analista-da-matraz). Se recomienda, si es posible, al

    menos efectuar el estudio de variacin inter-matraz, pero si

    no es posible realizarlo; como ya se ha mencionado, la

    magnitud de esta incertidumbre estndar no se considerar al

    combinar las incertidumbres estndar.

    Estudio de laboratorio reproducibilidad inter-matraz

    Al realizar un estudio de variacin inter-matraz con diez

    mediciones del volumen de tres matraces volumtricos

    diferentes, de 250 mL, mediante un mtodo gravimtrico, se

    obtienen los siguientes resultados:

    Mediciones de volumen (mL) de

    tres matraces volumtricos de 250 mL

    Medicin Matraz 1 Matraz 2 Matraz 3

    1 250.017 249.991 250.044

    2 250.006 250.019 250.016

    3 249.986 250.011 250.059

    4 249.992 250.004 250.016

    5 250.006 249.990 249.996

    6 250.015 250.007 250.030

    7 249.986 250.011 250.047

    8 249.985 249.990 250.036

    9 250.003 250.022 249.995

    10 250.000 249.996 250.027

    Para estimar la reproducibilidad, estos resultados deben ser

    analizados mediante un anlisis de varianza, aplicando un

    modelo con un criterio de clasificacin y un diseo aleatorio.

    El modelo es:

    )(ijiijy (23)

  • Estadstica 15

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Dnde:

    ijy Valor de la j-sima medicin del volumen en el i-

    simo matraz volumtrico.

    = media general de la medicin del volumen. i = estimador de la reproducibilidad entre matraces (efecto de la fuente de variacin matraces); tambin se le denomina

    efecto del i-simo tratamiento.

    j(i) = error o repetibilidad o fuente de variacin intra-matraz (intra-tratamiento ).

    En este modelo i representa la reproducibilidad de la

    medicin del volumen entre matraces y j(i) la repetibilidad de la medicin en cada matraz; el cual tambin es un

    estimador de la repetibilidad de la medicin.

    ANLISIS DE VARIANZA

    Procedimiento

    Las frmulas para llevar a cabo este anlisis estadstico se

    muestran en la tabla 1.

    Clculos preliminares:

    y.. = 310323121022211101211 ......... yyyyyyyyyyij 250.017+250.006+ + 250.000 + 249.991 + 250.019 ++249.996 + 250.044 + 250.016 + + 250.027 = 7500.30300

    Y1. = 250.000 250.006250.0171 jy 2500.041

    Y2. = 249.996 250.019 249.9912 jy 2500.266 Y3. = 250.027 250.016 250.0443 jy 2499.996

    2222

    . 996.2499266.2500041.2500iy 18751515.07245

    2

    310

    2

    32

    2

    31

    2

    210

    2

    22

    2

    21

    2

    110

    2

    12

    2

    11

    2......... yyyyyyyyyyij

    250.0172+250.006

    2+ + 250.0002 + 249.9912 + 250.0192 ++249.9962 + 250.0442 + 250.0162 + + 250.0272 = 1875151.51383

    Establecer el nmero de tratamientos (t) y el nmero de rplicas (r). Para este estudio: t = 3

    r = 10

    Calcular los grados de libertad:

    2131 tglt

    2711031 rtgle

    Calcular la suma de cuadrados:

    103

    7500.30300

    10

    724518751515.0 2

    tSC 0.00418

    10

    724518751515.03831875151.51eSC 0.00658

    Calcular la media de cuadrados:

  • 16 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    2

    0.00418

    t

    tt

    gl

    SCMC 0.0020925

    27

    00658.0

    e

    ee

    gl

    SCMC 0.0002438

    Determinar el valor de Fcal

    0.0002438

    0.0020925

    e

    tcal

    MC

    MCF 8.58

    Obtener el valor de Ftab

    El valor de la Ftab se obtiene de la Tabla 1 del captulo de Estadstica para ensayos biolgicos.

    27,2FFtab 3.354

    Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 3:

    TABLA 3. ANLISIS DE VARIANZA PARA EL ESTUDIO DE PRECISIN

    FUENTE DE VARIACIN GRADOS DE

    LIBERTAD

    SUMA DE

    CUADRADOS

    MEDIA DE

    CUADRADOS Fcal Ftab

    REPRODUCIBILIDAD O

    TRATAMIENTO 2 0.00418 0.0020925 8.58 3.354

    REPETIBILIDAD O

    ERROR 27 0.00658 0.0002438

    Interpretacin de la tabla de anlisis de varianza

    Ya que tabcal FF (8.58 > 3.354), se presenta efecto del

    tratamiento, por lo que el estimado de la reproducibilidad es

    mayor que cero (3d

    S > 0).

    Por el contrario, si tabcal FF , se hubiera concluido que la

    magnitud de la reproducibilidad sera cero

    (3d

    S = 0).

    Estimacin de la reproducibilidad 3d

    S

    Para obtener el valor del estimado de la reproducibilidad, se

    utiliza la siguiente frmula:

    r

    MCMCS etd

    3 (24)

    Al sustituir se obtiene:

    10

    0.00024380.00209253d

    S 0.01360 mL

    Esta estimacin de la incertidumbre es tipo A.

    10.4 Estimacin de la incertidumbre correspondiente a la

    temperatura de aforo, de la medicin de volumen del

    material volumtrico

    Los materiales volumtricos, generalmente no son utilizados

    a las condiciones de temperatura a la cual se calibr (20 oC);

    debido a esto y al efecto de la dilatacin del disolvente por

    efecto de la temperatura, se presenta un error en la medicin

    del volumen, debido a la expansin o contraccin del

    volumen del disolvente; por lo que este efecto deber

    considerarse como fuente de incertidumbre como un error

    sistemtico. Para efectuar este clculo se deben tener

    registros de temperatura ambiente del laboratorio, donde es

    ejecutado el mtodo analtico, de por lo menos un ao y

    determinar la temperatura mxima (Tmx) y la temperatura

    mnima (Tmin). Calcular la diferencia absoluta de dichas

    temperaturas (|Tmx - 20| y |Tmn - 20|) y seleccionar la

    diferencia absoluta mayor (T), la cual representa una

    diferencia conservadora. Otra opcin para el clculo de T, es investigar el intervalo de temperatura del sistema de aire

    acondicionado instalado en el laboratorio.

    Calcular la incertidumbre estndar con la siguiente frmula:

    3

    TVS

    (25)

    Donde:

    V = volumen de aforo del material volumtrico (mL).

  • Estadstica 17

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    = coeficiente de expansin volumtrica del solvente utilizado para el aforo (

    oC

    -1).

    T = diferencia absoluta mayor respecto de 20 oC (oC).

    En este caso se trata de un material que mide o no mide 250

    mL, la distribucin utilizada en el clculo de la

    incertidumbre estndar es la rectangular.

    Para este caso:

    a) El mtodo utiliza para el aforo de la masa de la sustancia de referencia un matraz volumtrico de

    250 mL, por lo que V = 250

    b) El mtodo indica que para el aforo se utilice agua, cuyo coeficiente de expansin es 0.00021

    oC

    -1; por

    lo que = 0.00021. c) En los registros anuales de temperatura del

    laboratorio el valor mximo fue de 24 oC y el

    mnimo de 18 oC; por lo tanto T = 4.

    Al sustituir valores en la frmula (25) se obtiene:

    3

    400021.02504

    dS 0.12124 mL

    Esta estimacin es una incertidumbre tipo B.

    10.5 Combinacin de la incertidumbre de los

    componentes secundarios correspondientes al volumen

    de aforo de la masa de la sustancia de referencia (ud)

    La combinacin de la incertidumbre de los componentes

    secundarios relacionada al volumen de aforo de la masa de la

    sustancia de referencia, se basa en la frmula (8), debido a

    que estas magnitudes tienen las mismas unidades (mL):

    2222

    4321 dddddSSSSS (26)

    Al sustituir valores se obtiene:

    2222 12124.001360.000012.006928.0dS

    0.14081 mL

    La anterior magnitud es el estimador asociado a ud .

    11 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE (ue)

    CORRESPONDIENTE A LA PUREZA DE LA

    SUSTANCIA DE REFERENCIA

    En general, las sustancias de referencia en su certificado

    deben informan la incertidumbre del valor de la pureza

    certificada, la cual es expresada como incertidumbre

    expandida:

    k ue (27)

    En donde:

    k = Factor de cobertura con una confianza del 95% y g. l.

    correspondientes al procedimiento de estimacin (en

    el caso de que este no sea reportado se asume un valor

    de 2).

    ue = Incertidumbre estndar de la pureza.

    Procedimiento

    De un certificado se obtiene la siguiente informacin:

    Valor de la pureza certificada (%): 99.98

    Incertidumbre expandida (%): 0.02

    En el documento no se informa el valor del factor de

    cobertura por lo que k = 2.

    A partir de la frmula (26) se calcula la incertidumbre:

    Se = 0.02/2 = 0.01 %

    por lo tanto este es el estimador de ue.

    12 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE (uy)

    CORRESPONDIENTE A LA COMBINACIN DE LA

    INCERTIDUMBRE DE LOS COMPONENTES

    PRIMARIOS

    Para estimar la incertidumbre del mensurando uy es

    necesario combinar la incertidumbre estndar relativa

    utilizando la frmula (7) ya que la incertidumbre de estos

    componentes no tienen las mismas unidades; por lo tanto es

    necesario utilizar las magnitudes de los componentes

    primarios al aplicar el mtodo analtico a la muestra.

    El analista reporta las siguientes magnitudes de acuerdo a la

    frmula (6):

    Informacin de los componentes primarios necesaria para

    estimar la incertidumbre del contenido del analito en la

    muestra.

    Tabla 4

    Magnitud de los

    componentes

    primarios

    Incertidumbre

    estndar de los

    componentes

    primarios

    Incertidumbre

    estndar relativa de

    los componentes

    primarios

    lm = 0.617 A = a Sa =0.00486 A Sa/a = 0.00486 A /

    0.617 A = 0.00788

    lr = 0.622 A = b Sb = 0.01249 A Sb/b = 0.01249 A /

    0.622 A = 0.02008

    mr = 0.0314 g = c Sc = 0.000164 g Sc/c =0.000164 g /

    0.0314 g = 0.00522

    V = 250 mL = d Sd = 0.14081 mL Sd/d = 0.14081 mL /

    250 mL = 0.00056

    P = 99.98 % = e Se = 0.01% Se/e = 0.01% / 99.98

    % = 0.00010

  • 18 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Al sustituir en la frmula (7), se obtiene el clculo de la

    incertidumbre estndar del modelo matemtico:

    02220.0

    00010.000056.000522.002008.000788.0 22222

    22222

    e

    S

    d

    S

    c

    S

    b

    S

    a

    S

    y

    Sedcbay

    Para obtener la incertidumbre es necesario calcular el

    contenido de analito en la muestra con la ecuacin (6)

    124.57 g/mL

    Por lo que la incertidumbre a reportar es:

    57.12402220.0Yy

    SS

    yy 2.7654 g/mL

    13 INFORME DE LA INCERTIDUMBRE (uy)

    EXPANDIDA DEL RESULTADO ANALTICO

    Para reportar la incertidumbre expandida de un mensurando

    de manera general se utiliza la siguiente frmula:

    ySy 2 (28)

    Donde la magnitud de 2 es un factor cobertura asociado a un

    nivel de confianza del 95%.

    Al sustituir y reducir en la frmula (28), se informa del

    resultado obtenido, as como su incertidumbre:

    124.57 2 (2.7654) g/mL = 124.57 5.5309 g/mL

    El cual puede ser reportado como un intervalo: 119.03 a

    130.10 g/mL, interpretndolo como el valor donde se puede ubicar el verdadero valor de la valoracin con una

    confianza del 95%.

    14 ESTIMACIN DE LA INCERTIDUMBRE POR DERIVADAS PARCIALES.

    La estimacin de la incertidumbre por este mtodo utiliza la

    ley de propagacin de errores, descrita por la siguiente

    frmula:

    2

    2)()(

    n

    li

    ii

    n

    li

    iiy xux

    yxucu (29)

    Donde:

    uy = Valor estimado de la incertidumbre estndar.

    ci = Derivada parcial de y (en nuestro caso: contenido de analito en la muestra), respecto a cada magnitud de

    entrada (en nuestro caso: lm, lr, mr, V y P).

    u(xi) = Incertidumbre estndar de los componentes primarios

    o magnitudes de entrada (en nuestro caso: Sa, Sb, Sc, Sd

    y Se).

    El procedimiento de la estimacin y desarrollo consta de los

    siguientes pasos:

    14.1 Derivacin parcial.

    14.1.1 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a lm:

    (

    )

    (30)

    Al sustituir la magnitud de los componentes primarios

    (magnitudes de entrada) segn la tabla (4):

    (

    )

    =

    0.000201889.

    14.1.2 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a lr:

    (

    )

    (31)

    Al sustituir la magnitud de los componentes primarios

    (magnitudes de entrada) segn la tabla (4):

    (

    )

    = -

    0.000200266

    14.1.3 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a mr:

    (

    )

    (32)

    Al sustituir la magnitud de los componentes primarios

    (magnitudes de entrada) segn la tabla (4):

    (

    )

    = 0.003967052

  • Estadstica 19

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    14.1.4 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a V:

    (

    )

    (33)

    Al sustituir la magnitud de los componentes primarios

    (magnitudes de entrada) segn la tabla (4):

    (

    )

    = -4.98262E-07

    14.1.5 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a P:

    (

    )

    (34)

    Al sustituir la magnitud de los componentes primarios

    (magnitudes de entrada) segn la tabla (4):

    (

    )

    = 1.2459E-06

    14.1.6 Clculo de la derivada parcial de y con respecto a 100:

    (

    )

    Nota: la derivada de una funcin respecto de una constante

    da como magnitud cero.

    14.2 Estimacin de la incertidumbre estndar de los componentes primarios o magnitudes de entrada.

    En los numerales 7, 8, 9, 10 y 11 se describe la estimacin

    referente a la incertidumbre estndar de los componentes

    primarios o magnitudes de entrada Sa (lectura de la solucin

    de la muestra), Sb (lectura de la solucin de referencia), Sc (masa de la sustancia de referencia), Sd (volumen de aforo de

    la masa de la sustancia de referencia) y Se (pureza de la

    sustancia de referencia). En la tabla (5), se reportan los

    valores estimados.

    14.3 Estimacin de la incertidumbre estndar aplicando la ley de propagacin de errores.

    Para facilitar el clculo se construye la siguiente tabla:

    Tabla 5.

    Magnitudes

    de entrada

    (xi)

    Valor xi Unidades

    Derivada Parcial

    (ci)

    Incertidumbre estndar (u(xi)

    lm 0.617 A 0.000201889 0.00486

    lr 0.622 A -0.000200266 0.01249

    mr 0.0314 g 0.003967052 0.00016

    V 250.0 mL -0.000000498 0.14081

    P 99.98 % 0.000001246 0.0100

    Al sustituir en la ecuacin (29), se obtiene:

    ( ) ( ) ( )

    Que es equivalente a 2.7654 g/mL.

    14.4 Informe de la incertidumbre.

    Para reportar la incertidumbre expandida de un mensurando

    de manera general se utiliza la siguiente frmula:

    yuy 2 (35)

    Donde la magnitud de 2 es un factor cobertura asociado a un

    nivel de confianza del 95%.

    Al sustituir y reducir en la frmula (35), se informa del

    resultado obtenido, as como su incertidumbre:

    124.57 2 (2.7654) g/mL = 124.57 5.5309 g/mL

    El cual puede ser reportado como el intervalo de 119.03 a

    130.10 g/mL, interpretndose ste como el intervalo donde se puede ubicar el valor verdadero de la valoracin con una

    confianza del 95%.

  • 20 Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos

    CONSULTA A USUARIOS DE LA FEUM 2013-3

    Como se puede constatar, el resultado de la incertidumbre

    calculado por el mtodo de derivadas parciales es el mismo

    que el reportado en la pgina 18

    Se recomienda elaborar una grfica que permita visualizar la

    contribucin de los componentes de entrada en la estimacin

    de la incertidumbre. Para este caso la incertidumbre de la

    lectura de la solucin de referencia y la pureza de la

    sustancia de referencia, son aquellas que presentan una

    mayor y menor contribucin en la incertidumbre del

    mensurando, respectivamente.

    Figura 6. Grfica de la contribucin de las magnitudes de entrada

    para la estimacin de la incertidumbre del mensurando.