reporte 1. exactitud y precision

Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería QuímicaLaboratorio de Química IIIInstructor: Ing. Carlos Martínez

Reporte de LaboratorioPrecisión y Exactitud

Daniel Gustavo Arbizú HernándezCarne: 201612246

Sección: FPrimer Semestre 2016

Fecha: 09 de Marzo de 2016

Resumen

Durante la práctica parte 1 pesamos cada volumen del agua para sacar su masa y así

determinar su densidad con diferentes objetos de medición, los cuales fueron: Pipeta

Serológica, Pipeta Volumétrica, Probeta, Bureta. Para así determinar cuál de los

anteriores era el más exacto y el más preciso, y luego durante la parte 2 calculamos el

volumen de diferentes masas y de diferentes compuestos, los cuales fueron: Vainilla,

Granito, Alcohol y Vainilla; todo esto para determinar su densidad. Para concluir la

practica tenia que determinar con las densidades exactas cuál de todos los

instrumentos de medición era el más exacto y el más preciso, juntamente con esto

determinar el margen de error en cada instrumento y en cada medición.

Es importante también a la hora de realizar una corrida de mediciones el tomar en cuenta que en todo hay margen de error, Aunque es imposible conocer todas las causas del error es conveniente conocer todas las causas importantes y tener una idea que permita evaluar los errores más frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden clasificar en:

Error debido al instrumento de medida. Error debido al operador. Error debido a los factores ambientales. Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_dimensional

Objetivos

General

Analizar la exactitud y la precisión del equipo utilizado para la medición de diferentes densidades.

Específicos Determinar los factores más comunes que influyen en la exactitud y precisión

durante la toma de mediciones en el laboratorio.

Identificar la principal diferencia entre exactitud y precisión en las medidas de diferentes densidades

Marco Teórico

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Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor es la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. Es importante resaltar que la automatización de diferentes pruebas o técnicas puede producir un aumento de la precisión. Esto se debe a que con dicha automatización, lo que logramos es una disminución de los errores manuales o su corrección inmediata. No hay que confundir resolución con precisión.

Exactitud se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación. Cuando se expresa la exactitud de un resultado, se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.

Como ejemplo de precisión y exactitud pongamos los disparos a una diana, la precisión y la exactitud en el disparo, tienen que ver con la proximidad de los disparos entre si: precisión, y con la concentración de los disparos alrededor del centro de la diana: exactitud,

En la figura A, tiene un alto grado de precisión dado que todos los disparos se concentran en un espacio pequeño, y un alto grado de exactitud dado que los disparos se concentran sobre el centro de la diana.

En la figura B, el grado de precisión es similar a la de la figura A, los disparos están igual de concentrados, la exactitud es menor, dado que los disparos se han desviado a la izquierda y arriba, separándose del centro de la diana.

En la figura C, la precisión es baja como se puede ver por la dispersión de los disparos por toda la diana, pero la exactitud es alta porque los disparos se reparten sobre el centro de la diana.

En la figura D, la distribución de los disparos por una zona amplia denota la falta de precisión, y la desviación a la izquierda del centro de la diana revela la falta de exactitud.

Como puede verse estas propiedades son independientes y la alta o baja precisión no implica ni alta ni baja exactitud, una operación, una información o una medición es de tanto mejor calidad cuando mayor es su precisión y exactitud.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Sesgo_estad%C3%ADstico

Hay variedad de precisiones y exactitudes en ciertas circunstancias es importante decir que hay precisión y exactitud numérica, las cuales se describen a continuación:

Precisión Numérica se refiere al valor real con una cierta cantidad de dígitos que representan al valor.

1/3 ≈ 0.333

Exactitud Numérica se refiere al valor real con todo los dígitos que representan al valor.

1/3 = 1/3

Determinación del error:

Error: Es la diferencia existente entre el valor obtenido durante la práctica y el valor verdadero o real. Se conocen dos clases de errores.

Error absoluto: Viene a ser la diferencia entre el valor medio (Vm), y el valor real (Vr), puede ser por exceso (error positivo) o puede ser por defecto (error negativo).

Error relativo: Es el cociente de dividir el error absoluto (Eabs), por el valor verdadero (Vr), que frecuentemente, se expresa en forma de porcentaje, denominándose porcentaje de error, siendo este error el que nos da la exactitud de la medida.

Error de Medición: se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se

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https://es.wikipedia.org/wiki/Error_sistem%C3%A1tico

https://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Resta

relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están

Atendiendo a su naturaleza los errores cometidos en una medición admiten una clasificación en dos grandes vertientes: errores accidentales y errores sistemáticos.

Error Accidental: Aquellos que se producen debido a un error por causas cualesquiera u que no tienen por qué repetirse.

Ejemplo: Leemos en el cronometro 35 s y escribimos en el cuaderno 36 s.

Error Sistemático: Se debe a una mala realización de las medidas que se repite siempre.

Ejemplo: Se hacen medidas con un aparato que tenga un defecto de fabricación, miramos siempre la probeta desde un ángulo equivocado.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Error_sistem%C3%A1tico

https://es.wikipedia.org/wiki/Error_aleatorio

https://es.wikipedia.org/wiki/Error_aleatorio

https://es.wikipedia.org/wiki/Estoc%C3%A1stica

https://es.wikipedia.org/wiki/Exactitud

Diagrama de Flujo

Algoritmos

A. Algoritmo para determinar masa de un objeto:

1. Tomar el objeto a pesar.2. Depositarlo en un beaker o vaso de precipitado.3. Colocar el beaker o vaso de precipitado en la balanza.4. Tarar la balanza.5. Obtendrás la masa del objeto dentro del beaker o vaso de precipitado.

B. Algoritmo para determinar volumen de un objeto:

1. Tomar una probeta.2. Depositar en la probeta cierta cantidad de líquido, lo más

recomendable es que sea exacto.3. Luego depositar el líquido o solido del cual se desea saber el volumen.4. Determinar el volumen final de la mezcla dentro de la probeta.5. Restar del volumen final, el volumen inicial.6. El resultado es el volumen de la sustancia u objeto.

C. Algoritmo para determinar la densidad de un objeto:

1. Determinar la masa.2. Determinar el Volumen.3. Dividir la masa dentro del volumen.4. El resultado es la densidad del objeto.

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Diagramas de Flujo

1. Diagrama de Flujo, Algoritmo A:

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INICIO

Tarar la balanza.

Depositarlo en un beaker o vaso de precipitado.

Colocar el beaker o vaso de precipitado en la balanza.

Tomar el objeto a pesar.

Obtendrás la masa del objeto dentro del beaker o vaso de

precipitado.

FIN

2. Diagrama de Flujo, Algoritmo B:

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INICIO

Determinar el volumen final de la mezcla dentro de la probeta.

Depositar en la probeta cierta cantidad de líquido, lo más recomendable es que sea

exacto.

Luego depositar el líquido o solido del cual se desea saber

el volumen.

Tomar una probeta.

Restar del volumen final, el volumen inicial.

FIN

El resultado es el volumen de la sustancia u objeto.

3. Diagrama de Flujo, Algoritmo C:

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INICIO

Si no la están dando, determinamos masa como en el

algoritmo 1.Si la están dando, anotarla.

Determinar la masa.

Si no la están dando, determinamos volumen como

en el algoritmo 2.Si lo están dando, anotarla.

Determinar el volumen

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FIN

Dividir la masa dentro del volumen

El resultado es la densidad del objeto o sustancia

Resultados

Partiendo de los datos obtenidos en la experimentación, determinamos que:

1. El Instrumento más exacto es la pipeta volumétrica, ya que nos dio el menor error absoluto, por consiguiente el menor error porcentual y desviación media.

2. El instrumento más preciso es la pipeta serológica, ya que los valores que nos dio fueron muy cercanos.

3. El grupo más exacto fue el grupo 2, ya que tuvo el menor error absoluto, por consiguiente menor error porcentual y desviación estándar.

4. El grupo más preciso fue el grupo 2, ya que sus valores fueron constantes y no variaron mucho a comparación de los demás grupos.

Grupo 1

Grupo 2

Instrumento Densidad Promedio

Error Absoluto

Pipeta Serológica 0.9604 0,03960Pipeta Volumétrica 0.98475 0,01525Probeta 0.9697 0,03030Bureta 1.00243 0,00243

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Error Absoluto

Pipeta Serológica 1,06615 0,06615Pipeta Volumétrica 0,96975 0,03025Probeta 0,94350 0,05650Bureta 0,8214 0,17860


Error Absoluto

Arena 2.60 2.43 0,17Granito 2.63 2.59 0,04Alcohol 0.789 0.945 0,156Vainilla 1 0.9925 0,0075


Error Absoluto


Grupo 3


Error Absoluto

Pipeta Serológica 1.1125 0,11250Pipeta Volumétrica 1.11375 0,11375Probeta 0.9525 0,04750Bureta 1.1575 0,15750


Error Absoluto


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Interpretación de Resultados

La siguiente parte de la práctica consistió en determinar la densidad del agua por

medio del cálculo de la masa de ciertos volúmenes de agua, para lo cual se utilizaron

cuatro herramientas de medición (probeta, pipeta serológica, pipeta volumétrica,

bureta). El resultado en la pipeta serológica mostró estar más cercano al dato teórico

(densidad del agua=.99g/ml) dando como resultado una densidad promedio de 1,06615

g/ml mientras que la probeta una densidad promedio de 0,94350 g/ml como se puede

apreciar en la las tablas anteriores. Como resultado se reconoce que el la pipeta

volumétrica fue el instrumento más exacto en esta práctica. La diferencia entre los

datos teóricos y experimentales de la densidad del agua pudo haber sido el resultado

de un mal uso de las herramientas o por la inexactitud de algún instrumento.

Luego en la parte dos de las mediciones se realizaron diferentes mediciones de masa y

volumen de diferentes sustancias (Vainilla, Alcohol, Granito y la Arena) para así

determinar la precisión y la exactitud de los instrumentos en relación a la densidad de

los mismos. El instrumento de medición que utilizamos todos fue la probeta por lo que

los datos de todos deberían de ser los mismos o con un margen de error muy

cercanos, lo que no fue así al final, ya que el promedio de los mismo no quedaron muy

cercanos y tampoco quedaron con el margen de error igual.

Al final de los resultados lo que nos importaban más era la cercanía del valor al dato

teórico, lo que logramos encontrar con un determinado margen de error. Lo que en si

nos indicaba la falta de precisión y exactitud en unos cálculos.

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Conclusiones

1. En los instrumentos de medición usados en la práctica el más preciso es la

pipeta volumétrica.

2. El matraz aforado es un instrumento útil para contener disoluciones y el menisco

que posee debe estar a la altura del ojo para poder enrasarlo debidamente.

3. La exactitud en la medición de la densidad de las sustancias varía dependiendo

del equipo usado ya que el equipo tiende a variar de escalas de medidas.

4. El menisco debe estar a la altura del ojo para que sea una medición correcta.

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Referencias Bibliográficas

Química, Escuela de Ingeniería. 2015. Instructivo de laboratorio de química 3. [PDF] Guatemala: Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2015.

—. 2015. Wikipedia. [En línea] 01 de 03 de 2015. [Citado el: 13 de 03 de 2015.] tp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_variaci%C3%B3n.

—. 2015. Wikipedia. [En línea] 13 de 03 de 2015. [Citado el: 13 de 03 de 2015.] http://es.wikipedia.org/wiki/Desviaci%C3%B3n_t%C3%ADpica.

Douglas Skoog, Donald West. 2003. Fundamentos de Quimica Analitica. Barcelona : Reverté, 2003. ISBN: 84-291-7556-3.

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Anexos

Hoja de Datos Originales

Grupo 1

17

Grupo 2

19

Grupo 3

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Muestra de Calculo

1. Masa del Cloruro de Sodio

mt – mi= mr (ecuación 1)

Dónde:mt= Masa totalmi= Masa del instrumentomr= Masa Resultante

Ejemplo: Determinar la masa del agua en la primera corrida de la probeta del NaCl.

38.28-32.76= 05.52g

La masa del Cloruro de Sodio es de 05.52g.

2. Densidad

ρ= m / v (ecuación 2)

Dónde: Dimensional:

ρ= Densidad de la sustancia (g/mL)m= Masa de la sustancia (g)v= Volumen de la sustancia (mL)

Ejemplo: Determinar la densidad del agua de la primera corrida medida con probeta.

ρ= 9.8g/10ml= 0.98g/ml.

NOTA: Este mismo procedimiento fue aplicado para todas las corridas.

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3. Porcentaje de error:

Porcentaje de error= (|Dt – De|) / |De|) *100 (ecuación 3)

Dónde:

Dt= Dato teóricoDe= Dato Experimental%= Porcentaje de Error

Ejemplo: Determinar el porcentaje de error del agua medida con la probeta.

((0.99-0.986)/0.99)*100 = 1.397% El porcentaje de error obtenido en el agua es de 1.397%

NOTA: Este mismo procedimiento se realizó en cada instrumento.

4. Desviación Estándar:

(ecuación 4)

Dónde:

σ= Desviación EstándarXn= Dato del número n a utilizar de la muestra = Media de los datos.N= Cantidad de Datos de la Muestra

Ejemplo: La desviación estándar de las medidas de densidad del agua por medio de la probeta.

σ= = 0.003055

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5. Coeficiente de variación

(σ / media de los datos) * 100 = coeficiente de variación (ecuación 5)

Dónde:

σ= Desviación Estándar

Ejemplo: coeficiente de variación de las medidas de densidad del agua por medio de la probeta.

(0.003055/0.9833) * 100 = 0.3107%

6. Incertezas de los instrumentos

Instrumento IncertezaPipeta Serológica (25 ml) 0,03 mlPipeta Volumétrica 0,001 mlProbeta (100 ml) 0,02 mlBureta 0,02 mlBalanza 0,001 g

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Datos Calculados

Grupo 1

Instrumento Volumen Masa Densidad

Pipeta Serológica

5 ml 5.1000 g 1.02 g/ml10 ml 10.500 g 1.05 g/ml25 ml 29.897 g 1.196 g/ml50 ml 49.930 g 0.9986 g/ml

Pipeta Volumétrica


Probeta


Bureta


Sustancia Volumen Masa Densidad

Arena

4 ml 10 g 2.5 g/ml9 ml 20 g 2.22 g/ml11 ml 30 g 2.73 g/ml22 ml 50 g 2.27 g/ml

Granito

4 ml 10 g 2.5 g/ml7.6 ml 20 g 2.63 g/ml11 ml 30 g 2.73 g/ml20 ml 50 g 2.5 g/ml

Alcohol

10 ml 10 g 1 g/ml22 ml 20 g 0.91 g/ml32 ml 30 g 0.94 g/ml54 ml 50 g 0.93 g/ml

Vainilla

10.2 ml 10 g 0.98 g/ml20.1 ml 20 g 0.99 g/ml30.1 ml 30 g 1 g/ml50.2 ml 50 g 1 g/ml

26

Grupo 2

Instrumento Volumen Masa Densidad

Pipeta Serológica

5 ml 4,674 g 0,9348 g/ml10 ml 9,65 g 0,965 g/ml25 ml 24,20 g 0,968 g/ml50 ml 48,69 g 0.9738 g/ml

Pipeta Volumétrica

5 ml 4,82 g 0.964 g/ml10 ml 9,90 g 0.99 g/ml25 ml 24,79 g 0.9916 g/ml50 ml 49,67 g 0.9934 g/ml

Probeta

5 ml 4,71 g 0.942 g/ml10 ml 9,94 g 0.994 g/ml25 ml 24,25 g 0,97 g/ml50 ml 48,64 g 0,9728 g/ml

Bureta

5 ml 5,005 g 1,001 g/ml10 ml 10,03 g 1,0029 g/ml25 ml 25,096 g 1,0038 g/ml50 ml 50,001 g 1,002 g/ml

Sustancia Volumen Masa DensidadArena 4.2 ml 10 g 2.381 g/ml

7.9 ml 20 g 2.532 g/ml12.2 ml 30 g 2.459 g/ml19.3 ml 50 g 2.59 g/ml

Granito 3.90 ml 10 g 2.56 g/ml7.8 ml 20 g 2.56 g/ml12 ml 30 g 2.5 g/ml18 ml 50 g 2.77 g/ml

Alcohol 10.8 ml 10 g 0.925 g/ml22 ml 20 g 0.90 g/ml32 ml 30 g 0.93 g/ml54 ml 50 g 0.94 g/ml

Vainilla 10.2 ml 10 g 0.98 g/ml20.1 ml 20 g 0.995 g/ml30 ml 30 g 1 g/ml50 ml 50 g 1 g/ml

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Grupo 3

Instrumento Volumen Masa DensidadPipeta Serológica 5 ml 5.1000 g 1.02 g/ml

10 ml 10.500 g 1.05 g/ml25 ml 29.897 g 1.196 g/ml50 ml 49.930 g 0.9986 g/ml

Pipeta Volumétrica


Probeta 5 ml 4.3650 g 0.873 g/ml10 ml 9.9820 g 0.948 g/ml25 ml 24.341 g 0.974 g/ml50 ml 48.935 g 0.979 g/ml

Bureta 5 ml 3.0940 g 0.6188 g/ml10 ml 7.7000 g 0.77 g/ml25 ml 22.460 g 0.8984 g/ml50 ml 49.920 g

Sustancia Volumen Masa DensidadArena 4 ml 10 g 2.5 g/ml

9 ml 20 g 2.2 g/ml11 ml 30 g 2.7 g/ml22 ml 50 g 2.2 g/ml

Granito 2 ml 10 g 5 g/ml8 ml 20 g 2.5 g/ml11 ml 30 g 2.7 g/ml30 ml 50 g 1.67 g/ml

Alcohol 12 ml 10 g 0.83 g/ml24 ml 20 g 0.83 g/ml36 ml 30 g 0.83 g/ml62 ml 50 g 0.80 g/ml

Vainilla 10.1 ml 10 g 0.99 g/ml20 ml 20 g 1 g/ml30 ml 30 g 1 g/ml52 ml 50 g 0.96 g/ml

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Análisis de Error

Grupo 1

No Exacto, pero si Preciso

Grupo 2

Si Exacto, si Preciso

Grupo 3

No Exacto, No Preciso

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Error Porcentua

l

Error Absolut

oDesviación

Media

Pipeta Serológica 1,06615 6.20 % 0,06615Pipeta Volumétrica 0,96975 3.11 % 0,03025Probeta 0,94350 5.98 % 0,05650Bureta 0,8214 21.74 % 0,17860


Error Porcentua

l

Error Absolut

oDesviación

Media

Pipeta Serológica 0.9604 4.12 % 0,03960Pipeta Volumétrica 0,98475 1.54 % 0,01525Probeta 0,9697 3.12 % 0,03030Bureta 1.00243 0.24 % 0,00243


Error Porcentua

l

Error Absolut

oDesviación

Media

Pipeta Serológica 1.1125 10.11 % 0,03960Pipeta Volumétrica 1.11375 10.21 % 0,01525Probeta 0,9525 4.98 % 0,03030Bureta 1.1575 13.60 % 0,00243

Fotos

30

reporte 1. exactitud y precision

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