Muestreo en Biología: Tipos, Métodos y Errores en la Toma de Muestras

Conceptos básicos del muestreo

Muestra: porción de material seleccionada aleatoriamente de una cantidad mayor.

Población: colección finita o infinita de objetos o partículas con alguna propiedad en común que las diferencia de otras.

Lote: cantidad de material que se asume como población única.

Seguridad: porcentaje de individuos del lote.

Especificidad: porcentaje de material tomado con especificidad en un sistema dinámico, asumiendo una representación del material original.

Muestra primaria: porción del lote analizada o almacenada.

Muestra reducida: muestra primaria dividida.

Muestra replicada: muestra primaria independiente, recogida lo más próxima posible a la posición y composición de la muestra inicial.

Alícuota: extracción de la muestra para el laboratorio.

Error: comportamiento extrapolado de la propiedad de la prueba analizada a toda la población.

Sonda: tubo metálico que, al ser insertado en la masa de material retenida, extrae una porción con forma cilíndrica.

Gas: clase de sustancia en función del tamaño de partícula, no condensable a temperatura ambiente.

Vapor:em>; producido por líquido volátil, puede condensar a temperaturas altas.

Materia particulada: cualquier material existente, sólido o líquido, en la atmósfera (polvo, niebla, etc.).

Aerosol: partícula de tamaño pequeño que permanece suspendida en la atmósfera.

Representatividad de la muestra

Una muestra representativa es aquella que refleja adecuadamente las propiedades de interés de la población original. Debe ser exacta, reproducible y lo más similar posible al conjunto global, con características esenciales conservadas. Es necesario considerar el riesgo de contaminación o pérdida durante el análisis, la variabilidad de la muestra y otros factores.

Aspectos que influyen en la representatividad

• Estado físico
• Heterogeneidad del lugar
• Número y tamaño de las muestras
• Desconocimiento de la estructura de la población
• Conocimiento y control de los factores que pueden distorsionar el resultado

Las fuentes de falta de representatividad se reducen mediante: examen previo, criterio estadístico y sentido común.

Diseño del plan de muestreo

1. Definir los objetivos.
2. Seleccionar el lote, los análisis y los métodos de análisis.
3. Diseñar el método y el procedimiento de toma de muestras.
4. Seleccionar el método de almacenamiento y pretratamiento.

Aspectos estadísticos

Los errores asociados a la toma de muestras (estimación del tamaño inicial y número de porciones) dependen del tipo de muestra. En muestras homogéneas se reducen los errores críticos estadísticos, ya que la representatividad asumida no existe en muestras totalmente homogéneas.

Fuentes de error en las etapas más importantes

Los errores pueden ser sistemáticos y aleatorios, junto con los procedimientos de las demás etapas.

Errores sistemáticos

Se corrigen mediante una adecuada planificación y ejecución, y con controles:

1. Contaminación de la muestra.
2. Pérdida durante el análisis o manipulación.

Los errores aleatorios se corrigen estimando el tamaño y el número de porciones. En claridad, es necesario minimizar la posibilidad de alteración.

Tamaño de la muestra

Debe considerar la heterogeneidad, la homogeneidad respecto al análisis, la medida del análisis y el margen de error exigido.

Juicio analista/propuesta

Criterio estadístico:

• Aleatorio: o es igual al azar. Se utiliza cuando hay poca información a analizar. Los programas informáticos generan patrones aleatorios.
• Sistemático: más útil. Se pueden transferir procedimientos a un contador, tomando cada vez toda la profundidad y amplitud de la muestra, con intervalos predeterminados.
• Discreto: porción individual periódica.

Muestreo estratificado

Consiste en dividir el lote heterogéneo en grupos homogéneos y proporcionados. La estructura del número de lotes es estratégica, alterna en cada estrato, con muestreo aleatorio simple.

Condiciones:

• No solapadas.
• La suma de los volúmenes relativos es igual al volumen total.
• No excluyentes respecto a la población.
• El número de muestras es ponderado respecto al peso relativo.

Métodos y equipos de toma de muestras

Se basan en conocimientos previos de homogeneidad, líquidos y gases. El protocolo recomendado sigue guías y normas ISO y ASTM. Las condiciones físicas determinan la forma de toma.

Toma de muestras sólidas

Son más heterogéneas y requieren mayor cuidado en el diseño de la toma. Una muestra no muy grande pero suficiente es adecuada si se requiere alta precisión.

Partículas en movimiento

Son más importantes a destiempo de tamaño de partícula. Se hace perpendicular al movimiento y entre dos puntos seleccionados, asumiendo un tamaño (en base al tamaño de partícula) suficiente. Otra opción es, en vez de a mitad, al final un giro que recoja la muestra que cae periódicamente.

Partículas estáticas

Conllevan alto riesgo de falta de representatividad, debiendo diferenciar la distribución. Son de mayor calidad si la partícula es del tamaño adecuado.

Sondas:

• Bayoneta: tubo vacío, canal largo con punta cortada y afilada. Su introducción en el contenedor debe hacerse con rotación y retracción cuidadosas.
• Tubos concéntricos: dos tubos concéntricos y el extremo puntiagudo afilado. La sonda presenta unos agujeros distribuidos uniformemente que atraviesan los dos tubos, pero se pueden cerrar al girar el tubo interno con respecto al extremo. Al introducir la sonda, se abren y se toma la muestra.

La sonda suele tener entre 40 y 80 cm de largo y entre 15 y 50 mm de diámetro interno.

Materiales compactos

Tienen alto número de materiales y tamaños diferentes. Se basa en sondas tipo barrena, acopladas a un dispositivo que facilita la perforación y la realización de agujeros a través de la masa. Los taladros rompen partículas y generan riesgo de pérdida de representatividad. Si la homogeneidad es alta, se corta un trozo.

Toma de muestras líquidas

Es más sencilla: solo una fase, cantidad suficientemente pequeña para homogeneizar por agitación.

Los líquidos en movimiento abierto son sensibles a la temperatura, caudal y profundidad. Se utilizan contenedores en forma de botella de cuello apretado en una cesta con peso y tapón que pueden quitarse y ponerse. En ríos y afluentes se utiliza tamiz. La distancia mínima es de 30 cm de la superficie y la orilla.

En líquidos en movimiento en sistema cerrado, se parametriza el control de la velocidad de flujo. La velocidad en el centro es mayor que cerca de la pared, en dirección opuesta al flujo.

Toma de muestras gaseosas

• Cilindros: como gases o líquidos, dependiendo de la presión del contenedor.
• Gases en movimiento: gases en industria, directamente de tubería, en intervalos temporales.
• Almacenamiento en tanques: intervalos aleatorios.
• Gases atmosféricos: muestreo simultáneo en diferentes puntos, forma continua dentro de la zona y período determinado, o forma discreta en tiempo determinado.

Posteriormente, el almacenamiento debe recomendarse con análisis inmediato, sistema conectado a la sonda de toma de muestra.

Documentación y buenas prácticas

Es fundamental realizar una planificación adecuada y documentar de forma detallada todo el procedimiento. Es obligatorio documentar cualquier cambio, el etiquetado y el registro. Existen organismos para redactar protocolos.