Validação de métodos e controlo da qualidade em
análise química e microbiológica de águas
Controlo interno da qualidade em análise
química
ENCONTRO DE TÉCNICOS DE LSP
INSA – Lisboa, 27 de Maio de 2008
Maria Manuela Manso da Silva
Departamento de Saúde Ambiental
Conteúdo programático
Conceitos gerais:
• Controlo interno da qualidade
• Qualidade dos resultados definida no DL306/2007
• Precisão, veracidade e exactidão
Prática do CIQ:
• Fundamentos básicos
• Controlo de fontes de erro
• Critérios de aceitação
Noções de cartas de controlo
Exemplos práticos
Conjunto de actividades
desenvolvidas durante o processo
analítico que visam garantir que a
qualidade com que os resultados
estão a ser produzidos é adequada
ao fim a que se destinam
Qual é a qualidade pretendida?
A definida no DL 306/2007 de
27 de Agosto
Características desempenho do
método – Anexo IV DL 306 /2007
• As características de desempenho dos
métodos utilizados devem no mínimo ser
capazes de medir concentrações iguais ao
valor paramétrico com a exactidão, a
precisão e os limites de detecção
especificados.
DL 306/2007 Anexo IV
Exactidão
Precisão
Limite de
detecção
10 %
10 %
Condutividade
250 S/cm 250 S/cm
10 %
250 S/cm
25 %
25 %
Oxidabilidade
1,25 mg/L 1,25 mg/L
10 %
0,5 mg/L
DL 306/2007 Anexo IV
Exactidão
Precisão
Limite de
detecção
Nitritos
10 %
0,05 mg/L
10 %
0,05 mg/L
10 %
0,05 mg/L
pH
0,2
0,2
----
Definições anexo IV DL 306/2007
• A exactidão corresponde ao erro sistemático e
é igual à diferença entre o valor médio de um
grande número de medições repetidas e o valor
real
• A precisão corresponde ao erro aleatório, que
é obtido geralmente a partir do desvio padrão
(no interior de cada lote e entre lotes) da
dispersão dos resultados em torno da média.
Uma precisão aceitável é igual a duas vezes os
desvio padrão relativo
• (estes termos são definidos de forma mais completa
na norma ISO 5725)
Decreto Lei 306/2007
Exactidão
Precisão
Erro sistemático
Erro aleatório
Exactidão – Grau de concordância
entre o resultado da medição e o valor
de referência aceite. (ISO 5725-1)
• Envolve a combinação da
componente aleatória e da
componente sistemática do erro, ou
da componente “bias”.
• Quanto maior a exactidão menor o
erro.
Exactidão do resultado
(ISO 5725-1)
Erro sistemático
Erro aleatório
Exactidão do Resultado
(ISO 5725)
Veracidade
Erro sistemático
Precisão
Erro aleatório
Exactidão é função:
• Veracidade – Grau de concordância entre
o valor médio obtido de uma longa série
de resultados e o valor de referência
aceite (ISO-5725-1).
• Precisão – Grau de concordância entre
resultados independentes obtidos sob
condições especificadas (ISO-5725-1).
Aumenta veracidade
Aumenta a Exactidão
Aumenta Precisão
Veracidade
• Erro sistemático – É a componente do
erro que no decurso da obtenção de um
conjunto de resultados para a mesma
característica, permanece constante ou
varia de uma forma previsível.
• NOTA: Os erros sistemáticos e as suas
causas podem ser conhecidos ou
desconhecidos.
Veracidade
• A veracidade é geralmente expressa
como “bias”
• O “bias” é a diferença entre a melhor
estimativa do resultado do ensaio
(média) e o valor de referência aceite
Precisão
• Erro aleatório (do resultado) – É a
componente do erro que no decurso da
obtenção de um conjunto de resultados
para a mesma característica, varia de
uma forma imprevisível.
• NOTA: Não é possível corrigir o erro
aleatório.
Precisão
• Depende apenas da distribuição do
erro aleatório e não está relacionada
com o valor verdadeiro ou
especificado.
• O desvio padrão é uma medida da
precisão. Um maior desvio padrão
significa uma maior imprecisão.
Exactidão do Resultado
(ISO 5725)
Veracidade
Erro sistemático
“Bias”
Precisão
Erro aleatório
“Desvio padrão”
Controlo interno da qualidade
1) Baseia-se na inserção de material controlo em
cada série de análises
2) Assume-se que o material controlo está sujeito
às mesmas fontes de erro que as amostras
3) O sistema analítico atingiu o estado de controlo
estatístico – as fontes de erro são estáveis
Os resultados do CIQ podem ser
interpretados como provindo
independentemente e aleatoriamente
duma população com média e
desvio padrão
ESTADO DE CONTROLO
ESTATÍSTICO
Estado de controlo estatístico
(ECE)
99,7 %
95%
-3
-2
+2
+3
Num estado de controlo estatístico apenas
cerca de 0,3% dos resultados caiem fora do
intervalo ± 3
Se os resultados do CIQ estiverem fora
deste intervalo estão fora de controlo. O
sistema começa a portar-se de uma
maneira desconhecida
O que significa que há um erro
anormal a afectar os resultados
Validação dos resultados de uma
série de amostras está dependente
da aceitação da qualidade dos
resultados do CIQ
Se os resultados do CIQ
estiverem FC, parar as análises,
identificar as causas e corrigir
Fontes de erro controladas no CIQ
• Contaminações
• Erros sistemáticos anormais que
afectam a calibração
• Erros que ocorrem na fase de
preparação da amostra
• Interferências de matriz
• Perícia do operador
Controlo de contaminações
• Reagentes
• Solventes / água
• Material utilizado (deficiente lavagem,
contaminação ambiental)
Brancos de reagentes
(Um branco por série de amostras)
Controlo de erros sistemáticos na
curva de calibração diária
• 4 padrões + 1 branco (se aplicável)
• critérios de aceitação da linearidade:
(visualização / coeficiente de correlação
0,995)
• Critérios de aceitação para o declive e
ordenada na origem:
(Intervalo de confiança a 95% - histórico)
Controlo de erros sistemáticos na
curva de calibração periódica
• Demonstrar previamente a estabilidade
das curvas de calibração (histórico de pelo
menos 5 curvas)
• Utilização de dois padrões de verificação
(independentes dos de calibração) nos
extremos da curva. Aceitação dos
resultados com base em CA previamente
definidos
(10 em 10 amostras)
Controlo de erros que ocorrem
na fase de preparação da amostra
Ataque / destilação /
extracção
Doseamento
Padrão controlo - independente do padrão
de calibração, que acompanha todo o
processo analítico, desde a fase préanalítica (10 em 10 amostras)
Controlo de Interferências de
matriz
• Ensaios de recuperação (no mínimo 1 por série
de amostras, ou de vinte em vinte amostras)
• Avaliação da recuperação do analíto adicionado
à amostra:
=
−
×
Controlo de Interferências de
matriz
• Preparar a amostra fortificada de forma
independente da dos padrões de
calibração (a partir de soluções “Stock”
diferentes)
• Preferencialmente testar uma
concentração igual à do padrão controlo
para separar o efeito de matriz do
desempenho do laboratório
Controlo da repetibilidade e
precisão intermédia
• Duplicados de amostra (avaliam a
perícia do operador)
(20 em 20 amostras)
• Padrões controlo
(10 em 10 amostras)
CONTROLO
Critério de aceitação
Branco
Inferior ao Limite detecção
Declive
Intervalo aceitação 95%
(Média ± 2 x desvio padrão)
Coeficiente de
regressão
Superior ou igual a 0,995
Padrão
verificação
Média ± 3 Desvio padrão
(dados de validação)
CONTROLO
Padrão controlo
Ensaios
recuperação
Duplicados
amostra
Precisão do
padrão controlo
Critério de aceitação
Média ± 3 Desvio padrão
(dados de validação)
80 % R % 120 %
(estudar para conhecer os valores
típicos)
Carta de amplitudes / amplitudes
relativas (duplicados)
Carta de amplitudes ou de
amplitudes móveis
Cartas de controlo
• Utilizadas como ferramenta no CIQ, permitem
visualizar a disposição relativa dos resultados
no tempo, determinar facilmente valores Fora
Controlo (FC) e tendências
• Cartas de controlo empírico (cartas de
aceitação) – usadas no início, quando há
poucos dados sobre os valores dos parâmetros
que caracterizam o sistema analítico
(Ex: Valor alvo ± 10 %)
Cartas de controlo estatístico
Cartas de Shewhart (Guia Relacre 9)
Assume-se:
• Distribuição normal dos resultados
• Fontes de variação estáveis (ECE)
Tipos:
- Médias e indivíduos
- Amplitudes e amplitudes móveis
Cartas de controlo de Shewart
(Guia Relacre 9 e ISO 8258)
• As cartas de controlo de médias e
indivíduos avaliam essencialmente
desvios em relação ao valor médio e
tendências
• As cartas de controlo de amplitudes e
amplitudes móveis permitem visualizar
dispersões anormais
Cartas de controlo de Shewhart
(Guia Relacre 9 e ISO 8258)
• Podem ser de parâmetros conhecidos e
utiliza-se a média e o desvio padrão na
sua construção
• Podem ser de parâmetros desconhecidos,
utilizam a média e a amplitude, como
media da dispersão
Carta de indivíduos
• Parâmetros conhecidos
Xm + 3s
Xm + 2s
Linha central Xm
Xm – 2s
Xm – 3s
Carta de indivíduos –parâmetros
conhecidos
•Limite superior controlo (LSC) - Xm + 3s
•Limite superior de aviso (LSA) - Xm + 2s
•Limite inferior de aviso (LIA) - Xm - 2s
•Limite inferior de controlo (LIC)- Xm - 3s
Usar como valores para s o si determinado
durante a validação / usar valores obtidos no
CIQ
Titulação - Cloretos
Controlo
Frequência
Critério aceitação
Branco
Diário
Duplicados
20 em 20
Carta duplicados
Padrão 25mg/L
Início e de 10
em 10
VA ± 10%
Carta indivíduos
Aferição AgNO3
com NaCl 0,1M
Sempre que se
prepara novo
titulante
Título entre 0,095 e
0,105 M (± 5%)
Ensaio
recuperação
Semanalmente
90 – 110 %
0,140 mL (LD)
E.A.M - Ferro
Controlo
Frequência
Critério aceitação
Branco
Diário
Declive
Semestral
Coef. correlação
Semestral
Duplicados
20 em 20
Carta duplicados
Padrão verificação
0,1 mg/L
Padrão verificação
2 mg/L
Ensaio
recuperação
Início e de 10 em
10
Início e de 10 em
10
VA ± 10%
Carta indivíduos
VA ± 10%
Carta indivíduos
Semanalmente
90 – 110 %
0,02 mg/L (LD)
Média ± 2s
0,999
Potenciometria - pH
Controlo
Frequência
Declive (pH 4, 7 e 9)
Mínimo - mensal
Critério aceitação
0,96
Decl.
6,792 pH(as)
6,989
pH (assimétrico)
Mínimo - mensal
Tampão cal. pH 4
Diária (início)
VA ± 0,04
Tampão cal. pH 9
Diária (início)
VA ± 0,04
Tampão cont. pH 8
10 em 10
VA ± 0,04
Tampão cont. pH 2
Tampão cont. pH 12
Duplicados
Para amostras
pH < 4
Para amostras
pH > 9
10 em 10
1,20
VA ± 0,04
VA ± 0,04
Amplitude 0,09
Cálculo do CA para pH (as)
Data
28-06-2006
03-07-2006
17-07-2006
24-07-2006
02-08-2006
07-08-2006
16-08-2006
21-08-2006
28-08-2006
pH (as)
6.871
6.870
6.864
6.888
6.888
6.888
6.945
6.958
6.939
Data
pH (as)
04-09-2006
6.929
11-09-2006
6.908
18-09-2006
6.887
25-09-2006
6.862
26-09-2006
6.857
27-10-2006
6.845
13-11-2006
6.866
17-11-2006
6.872
Média
6.890
Desvio pad.
0.034
t crítico 99%
2.92
Média – 3s
6.792
Média + 3s
6.989
Resultados (mg/L Fe)
Carta Aceitação - Ferros
padrão 0,1 mg/L (+/- 10%)
0.12
0.10
0.08
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Número do ensaio
Resultados (mg/L
Fe)
Carta Aceitação - Ferros
padrão 2,0 mg/L (+/- 10 %)
2.3
2.2
2.1
2.0
1.9
1.8
1.7
1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Número do ensaio
Exemplo de carta de duplicados
Amplitude
relativa
Carta de Duplicados
condutividade
0.05
LSC
0.0457
LSA
0.0351
0.04
0.03
0.0139
0.02
0.01
0
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25
Nº Ensaios
Sr (%)
1,23
Exemplo do uso de cartas de duplicados
para cálculo do Sr
R=
x1 − x 2
=
x1 + x 2
2
Amplitude relativa
=
Média das amplitudes relativas
×
×
Desvio padrão da repetibilidade
Actualização dos limites da carta de
duplicados
Carta de duplicados(2ª)
Condutividade
Amplitude
relativa
0.025
0.02
LSC
0.0233
LSA
0.0179
0.015
0.0071
0.01
0.005
0
1
3
5
7
9
11
13
15
Nº Ensaios
17
19
21
23
25
Sr (%)
0,62
INCERTEZA
Parâmetro associado ao resultado de
uma medição que caracteriza a
dispersão de valores que se pode
razoavelmente atribuir à mensuranda
Valor convencionalmente
verdadeiro - MRC
Valor Laboratório
Utilização dos dados do CIQ no
cálculo da incerteza
=
=
+
=
×
Bibliografia
• Guia Relacre 3 – “Validação de resultados em
laboratórios químicos
• Guia Relacre 9 – “Alguns exemplos de cartas de
controlo em laboratórios de análise química”
• OGC002 “Guia para a acreditação de laboratórios
químicos”, IPAC
• ISO 5725-1:1994 “Accuracy (trueness and precision) of
measurement methods and results” – Part 1: General
principles and definitions
• ISO 8258: 1991 “Shewhart control charts”
• Thompson, M.; Wood, R. (1995) “Harmonized
Guidelines for internal quality control in analytical
chemistry laboratories” , Technical Report IUPAC, Pure
& Appl. Chem, Vol. 67, No. 4, pp. 649-666
Bibliografia
• Analytical Methods Committee (1995) “Internal Quality
Control of Analytical Data” Analyst, vol. 120, pp. 29-34
• Analytical Methods Committee (2003), “Terminology –
the key to understanding analytical science, Part 1:
Accuracy, precision and uncertainty”, Amc technical brief
nº 13
(www.rsc.org/lap/rsccom/amc/amc_index.htm)
• CITAC / EURACHEM GUIDE (2002) “Guide to Quality in
Analytical Chemistry, An Aid to Accreditation”
• Standart Methods Capítulo 1020 “Quality Assurance”