La importancia de conocer la incertidumbre de una medida

¿Qué es la incertidumbre de una medida?

El término incertidumbre aparece asociado siempre a la medida de magnitudes. La incertidumbre es una medida cuantitativa de la calidad del resultado de medición, que permite que los resultados de medida sean comparados con otros resultados, referencias, especificaciones o normas. La incertidumbre del resultado de un ensayo debe tenerse en cuenta al interpretar los resultados del mismo, es necesario dar intervalos de confianza para ciertas magnitudes, siendo los métodos de evaluación de incertidumbre capaces de calcular esos intervalos de confianza.

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En la norma ISO/IEC 17025:2017 – Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración, apartado 7.6 se indica:

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Recordemos algunas definiciones:

  • La incertidumbre de una medida se define como el parámetro asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando (mensurando: magnitud sujeta a medición), es decir la incertidumbre es el intervalo o rango de valores en donde existe una duda razonable que se encuentre el valor real de la medida realizada.
  • Nivel de confianza: es la probabilidad de que el valor del mesurando permanezca dentro de la amplitud del rango de incertidumbre.
  • La incertidumbre estándar es la incertidumbre del resultado de una medición expresado como una desviación estándar.
  • La incertidumbre estándar combinada es la incertidumbre estándar del resultado de una medición cuando el resultado se obtiene de los valores de otras cantidades, y es igual a la raíz cuadrada positiva de una suma de términos, los cuales son las varianzas o covarianzas de estas otras cantidades ponderadas de acuerdo a cómo el resultado de la
    medición varía con cambios en estas cantidades.

La incertidumbre de una medida debe agruparse en dos grupos en función de la forma en la que se estime su valor numérico, así las incertidumbres se agrupan en:

  • Incertidumbre de tipo A, aquellas incertidumbres que se evalúan por métodos estadísticos.
  • Incertidumbre de tipo B, aquellas incertidumbres que se evalúan por otros métodos.

Ventajas de la evaluación de la incertidumbre para los laboratorios de ensayo (información de la web de ENAC)

La evaluación de la incertidumbre de medida en los ensayos ofrece a los laboratorios una serie de ventajas:

  • La incertidumbre de medida supone una ayuda cuantitativa en aspectos importantes, como el control de riesgos y la credibilidad de los resultados de un ensayo.
  • La expresión de la incertidumbre de medida puede ofrecer una ventaja competitiva, directa al añadir valor y significado al resultado.
  • El conocimiento de los efectos cuantitativos de magnitudes únicas en el resultado de un ensayo aumenta la fiabilidad del procedimiento de ensayo. De esta forma pueden adoptarse medidas correctoras con más eficiencia, haciéndolas más eficaces con relación a su coste.
  • La evaluación de la incertidumbre de medida constituye un punto de partida para optimizar los procedimientos de ensayo gracias a un mejor conocimiento del proceso.
  • Clientes como los organismos que realizan la certificación de productos necesitan información sobre la incertidumbre asociada a los resultados para evaluar la conformidad con las especificaciones.

 Incertidumbre en los informes de candelTEC

Los resultados de las medidas dadas por candelTEC en los informes de fotometría, colorimetría y seguridad fotobiológica, muestran la incertidumbre de cada una de las medidas.

El resultado de la medida se proporciona como un valor y una incertidumbre expandida (X ± U), esta incertidumbre se calcula siendo k = 2 (factor de cobertura, que para una distribución normal corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %), lo que quiere decir en la práctica es que el resultado de la medida estará dentro del intervalo [X-U, X+U], con una probabilidad del 95%.

Requisitos técnicos, ¿qué debemos tener en cuenta?

Como hemos comentado, los organismos que realizan la certificación de productos necesitan información sobre la incertidumbre asociada a los resultados para evaluar la conformidad con las especificaciones.

Nos podemos encontrar situaciones límites tales que el cumplimiento o no de especificaciones dependa del valor de la incertidumbre de medida. Como ejemplo, cabe destacar, las medidas de seguridad fotobiológica, ya que según el valor medido se clasifica en uno u otro grupo de riesgo: es muy importante conocer la incertidumbre de la medida para llevar a cabo esa clasificación.

Ejemplo: El valor medido de LB entra dentro del límite de emisión definido por la norma para clasificarlo en Grupo 0 (< 100), sin embargo, cuando se tiene en cuenta la incertidumbre se sale de ese límite, por tanto, debe ser clasificado no en Grupo 0, sino en Grupo 1: cambia la clasificación de grupo de riesgo si tenemos en cuenta la incertidumbre asociada a la medida.

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El riesgo de la luz azul, posicionamiento de la CIE

Recientemente la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE), ha publicado un documento de posicionamiento sobre el riesgo de la luz azul. Consideramos interesante comentar algunos de los planteamientos que se exponen en este documento.

Uno de los principales aspectos que se destacan es la diferenciación que hay que hacer entre la evaluación del riesgo por luz azul y los efectos no-visuales de la luz, entre los que se encuentra el papel de la radiación visible en la regulación de los ritmos circadianos. No se deben confundir estos dos temas que, en ocasiones, leemos en algunas publicaciones con cierta mezcla de conceptos.

El riesgo por luz azul evalúa el potencial daño ocular, concretamente en el tejido de la retina, por la acción fotoquímica de la radiación. Típicamente se asocia a la observación directa de fuentes muy intensas, arcos de soldadura o similares. Se le llama riesgo por luz azul, porque analiza una parte del espectro entre 400 nm y 500 nm aproximadamente.

1Las fuentes LED que se emplean actualmente para iluminación en interiores o alumbrado exterior tienen en muchos casos una componente importante de radiación en esta banda del espectro, mayor cuanto más alta sea su temperatura de color, y se clasifican según la normativa de seguridad UNE-EN 62471:2019. Según esta normativa, las fuentes se clasifican en 4 tipos: RG0 (exenta de riesgo), RG1 (bajo riesgo), RG2 (riesgo moderado) y RG3 (riesgo alto). En el caso de fuentes LED para iluminación general, estas se clasifican como máximo en RG2.

Aunque la CIE recuerda que no hay actualmente ninguna evidencia de efectos adversos a la salud por radiación luminosa en este rango de longitudes de onda, dentro de los límites de exposición establecidos por la normativa, también aconseja precaución en el uso de fuentes con un alto contenido de luz azul en los casos en los que haya una exposición continuada a niveles cercanos a los límites definidos, con especial referencia al caso en que se trate de niños, para los que recomienda reducir los límites establecidos en un factor 10 y recomienda evitar fuentes azules o violetas (incluso indicadores luminosos) en juguetes u otros dispositivos a su alcance.

La evaluación de fuentes de luz atendiendo a otros efectos no visuales en las personas, lo que habitualmente se denomina “Human-Centric Lighting”, se basa en la presencia de células sensibles a la luz que se encuentran en nuestras retinas junto a conos y bastones, pero que no contribuyen a la visión. La detección de luz por parte de estos fotorreceptores (que contienen melanopsina) está relacionada con la activación de la hormona melatonina, que está vinculada a la regulación de los ritmos circadianos, aunque hay otros procesos biológicos actualmente en estudio, también afectados por la respuesta de estos fotorreceptores.

La sensibilidad espectral de estas células se puede ver en la siguiente gráfica.

2A partir de la caracterización espectrorradiométrica de una fuente luminosa determinada, se puede cuantificar el estímulo que esa fuente puede producir en cada uno de los cinco fotopigmentos existentes (tres tipos de conos, bastones y melanopsina). Pero al contrario de lo que ocurre con la cuantificación y valoración de la respuesta dada por conos y bastones, que contribuyen a la visión y nos proporcionan imágenes de nuestro entorno así como las sensaciones de mayor o menor iluminación, color, contrastes, etc., y son bien conocidas, en el caso de la respuesta de la melanopsina y la regulación de diferentes procesos biológicos, no existe por el momento un parámetro único que nos proporcione una valoración concreta de cómo de beneficiosa es una fuente luminosa respecto de cada proceso biológico en los que este fotorreceptor participa. Así que aunque podemos realizar determinadas valoraciones y medidas, los resultados que podamos obtener no los podemos clasificar en un simple “bueno” o “malo”, “bajo” o “alto”, “cumple” o “no cumple”, para lo cual aún vamos a tener que esperar a los resultados de investigaciones en curso.

A modo de conclusión, podemos destacar que, como se puede observar, el espectro de acción para la evaluación del riesgo por luz azul no concuerda con la sensibilidad espectral del fotopigmento melanópico. Suprimir la radiación en la banda espectral en la que se evalúa el riesgo por luz azul no elimina la respuesta de la melanopsina, cuyo espectro de acción cubre azules, verdes y amarillos. Pero lo que es más importante: son dos conceptos diferentes, corresponden a la evaluación de aspectos diferentes de la radiación luminosa y a distintos efectos producidos o potencialmente producidos sobre el cuerpo humano. El riesgo por luz azul está sometido al cumplimiento de una normativa publicada y en aplicación, mientras que las medidas que podamos obtener del fotopigmento melanopsina nos darán valoraciones cualitativas que no podemos clasificar por el momento en ninguna categoría concreta.

Referencias y documentos de interés:

CIE Position Statement on the Blue Light Hazard. April, 2019

CIE Position Statement on Non-Visual Effects of Light. June 28, 2015

UNE-EN 62471:2099 Seguridad fotobiológica de lámparas y de aparatos que utilizan lámparas.

Directiva de Radiación Óptica Artificial (2006/25/CE).

IEC/TR 62778 Ed. 2 “Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires”

CIE DIS 026/E; CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light. 2018 Edition, 2018

Measuring and using light in the melanopsin age. Robert J. Lucas et al; doi 10.1016/j.tins.2013.10.004

candelTEC les ofrece el servicio de evaluación de seguridad fotobiológica en luminarias, lámparas y otros dispositivos luminosos. Les invitamos a ver nuestra web y redes sociales www.candeltec.es

Feliz Día Internacional de la Luz – 16 Mayo

Casualmente, fue en 2015 cuando fundamos candelTEC, año que había sido declarado por la Asamblea General de las Naciones Unidas “Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz”. A nosotros nos viene bien esta coincidencia, dado que trabajamos con la luz: midiendo su intensidad, distribución o cromaticidad en productos industriales empleados en múltiples aplicaciones.

Hoy, 16 de mayo, celebramos el Día Internacional de la Luz, conmemorando el aniversario de la puesta en funcionamiento del primer láser por parte de Theodore Maiman en 1960. En este día (o más bien en fechas cercanas a este día), son muchas las actividades y eventos que se celebran en todas partes del mundo para dar a conocer las investigaciones y aplicaciones tecnológicas relacionadas con la luz: conferencias, demostraciones, concursos, premios, ferias… (https://www.diadelaluz.es/).

Es una buena excusa para recordar los muchísimos ámbitos de aplicación de las tecnologías ópticas y fotónicas en nuestras vidas. Sin pretender dar una lista completa, podemos encontrar innumerables aplicaciones en campos como la energía, salud, herramientas de fabricación, dispositivos de sensado, comunicaciones y, cómo no, la iluminación.

La iluminación constituye uno de los ejemplos más directos e intuitivos cuando hablamos de óptica y fotónica, de investigaciones y aplicaciones relacionadas con la luz. Además, en los últimos años ya no nos limitamos a la generación y la manipulación de la luz. Desde que se demostró la existencia de células sensibles a la luz que no participan del proceso de la visión, sino que sirven para la regulación, entre otros, de los llamados ritmos circadianos, se ha incrementado enormemente el alcance de las investigaciones vinculadas a la percepción (visual o no) de la luz y los efectos que pueden causar en las personas.

La iluminación nos envuelve en prácticamente todos los ámbitos de nuestra vida, tanto la natural como la generada artificialmente, nos acompaña sin que la valoremos en la gran mayoría de los casos, salvo cuando es deficiente. Deficiente por escasa o mal distribuida. Deficiente también por exceso: deslumbradora, inapropiada e incluso innecesaria.

Queríamos contribuir en el Día Internacional de la Luz con este post, con el fin de destacar la importancia de disponer de una buena iluminación para la realización de las actividades que a diario desarrollamos: niveles de iluminación adecuados, ausencia de deslumbramientos, contrastes que faciliten la percepción del entorno, eficacias razonables y atención al color de la luz, a su composición espectral. Y no olvidemos considerar el entorno en el que vivimos y que deberíamos conservar. A veces también hay que apagar la luz.

Y sirva también este post, para desearos desde candelTEC, un Feliz Día Internacional de la Luz.