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

Requisitos fotométricos, cromáticos y de seguridad óptica en productos LED

candelTEC estuvo el pasado mes de Octubre en Matelec 2016, compartiendo ponencia con Grupo Sering “Nuevos requisitos normativos de seguridad y fotometría para luminarias y equipos asociados. Explicación de nueva norma UNE-EN 13032-4”.

Tras ver brevemente la evolución de la normativa LED, nos centramos en las principales novedades de la norma UNE-EN 13032-4 con respecto a UNE-EN 13032-1:

  • Introduce los posibles cambios que se producen en la emisión luminosa y en el consumo con el cambio de posición de la luminaria. Permite utilizar cualquier tipo de goniofotómetro, siempre y cuando las medidas sean corregidas en función de la emisión y consumo del producto en su posición de trabajo.
  • Define claramente, condiciones para la medida, intervalos de tolerancia y aceptación.
  • Establece que el dato de eficacia debe ser calculado teniendo en cuenta el consumo de la fuente de luz y de sus equipos de alimentación.
  • Establece el valor de rendimiento o eficiencia en un 100%, cuando los productos no llevan lámparas o módulos intercambiables por los usuarios.
  • Los datos de distribución de intensidad luminosa para productos cuyo rendimiento sea del 100%, deben proporcionarse en fotometría absoluta (cd), aunque en los ficheros de intercambio de datos fotométricos mantengamos los datos en fotometría relativa (cd/klm).
  • Incluye la medida de datos de cromaticidad, aunque sigue refiriendo a las normas CIE habituales.
  • Incluye la evaluación de la uniformidad angular del color.
  • La temperatura de color debe ir acompañada de Duv, distancia señalada desde la curva de Planck dentro de una misma isolinea de Temperatura de color.

Finalmente, respecto a la norma UNE-EN 62471: NO ES UNA NORMA DE CUMPLIMIENTO. NO ESTABLECE UN PASA / NO PASA. Se trata de una norma de clasificación de las fuentes de luz, estableciendo el Grupo de riesgo del producto, determinado a partir de medidas radiométricas en una configuración determinada. Para luminarias de alumbrado general (GLS), se realizan las medidas a la distancia y en la dirección en que la luminaria proporciona 500 lx. (dirección de máxima emisión de la luminaria) y para otras fuentes de luz, la evaluación se realiza a una distancia de 200 mm.

La aplicación de la norma IEC 62471 para la evaluación del riesgo de la luz azul, ha generado en algunos casos, diferentes interpretaciones en la evaluación de los resultados de las pruebas.

  • La evaluación de la fuente a una distancia que produce 500 lx no siempre es significativa.
  • Evaluar todas las fuentes a una distancia de 200 mm conduciría a sobredimensionar el riesgo.
  • Es necesario definir parámetros con el fin de transferir datos desde el fabricante de la fuente de luz para el fabricante de luminarias.
  • Los productos clasificados dentro de grupo de riesgo 2 RG2 no se consideran peligrosos, incluso si se requieren advertencias para su uso con el fin de evitar la visión directa.

Para más información, descargue el PDF de la presentación aquí:

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

XLII Simposium Nacional de Alumbrado

Hace unas semanas, candelTEC asistió al XLII Simposium Nacional de Alumbrado en San Sebastián. La ponencia que presentó nuestra compañera Elena Sanjuán fue “SEGURIDAD FOTOBIOLÓGICA: IEC/TR 62778 ED. 2: APLICACIÓN DE LA NORMA IEC 62471, PARA LOS RIESGOS DERIVADOS DE LA LUZ AZUL”.

Se trata de un análisis del Informe Técnico IEC/TR 62778 ED. 2 “Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires”.

Para más información, descargue el PDF de la presentación aquí:

XLII Simposium Nacional de Alumbrado

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Seguridad fotobiológica: norma IEC 62471

El próximo día 20 de mayo, candelTEC asistirá al XLII Simposium Nacional de Alumbrado en San Sebastián. La ponencia a presentar por nuestra compañera Elena Sanjuán, se centrará en el análisis del Informe Técnico IEC/TR 62778 ED. 2 “Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires”. Este informe, que proporciona aclaraciones sobre la evaluación de luz azul de todos los productos de iluminación que emiten en el rango visible (380 nm – 780 nm), parte de datos de fuentes de luz medidos según la norma IEC 62471: “Photobiological safety of lamps and lamp systems” y de la clasificación del producto según el grupo de riesgo definido en esta norma.

IEC 62471: describe todos los riesgos potenciales para la salud asociados a las radiaciones ópticas artificiales, desde el ultravioleta, visible e infrarrojo.

IEC/TR 62778: se ocupa exclusivamente del riesgo derivado de la luz azul en la retina, ya que es un efecto inducido principalmente por la porción azul del espectro visible, que tiene sus efectos potencialmente perjudiciales sobre la retina.

Según la norma EN 62471, tenemos dos condiciones diferentes para realizar las medidas y la evaluación del producto:

-Para luminarias de alumbrado general (GLS), se realizan las medidas a la distancia y en la dirección en que la luminaria proporciona 500 lx.

-Para otras fuentes de luz, la evaluación se realiza a una distancia de 200 mm.

El informe técnico IEC/TR 62778 nos plantea un método para poder determinar el grupo de riesgo del producto final (por ejemplo luminaria LED), y si es necesario estimar la distancia de seguridad.

Para evaluar la luminaria según el informe técnico IEC/TR 62778, es necesario disponer de los datos de la fuente de luz primaria (LED, chip LED, lámpara…): grupo de riesgo, temperatura de color, coordenadas cromáticas, datos espectrales… y disponer también de los siguientes datos de la luminaria: distribución fotométrica, medidas espectrales / temperatura de color…

El objetivo de este post es hacer una introducción a esta ponencia a realizar, explicando brevemente ciertos aspectos de la norma IEC 62471.

La norma IEC 62471:2009 es la herramienta más utilizada para la evaluación de la seguridad fotobiológica en lámparas y luminarias. Especifica los límites de exposición y el control de riesgos fotobiológicos de todas las fuentes incoherentes de banda ancha de radiación óptica, alimentadas eléctricamente. Incluyendo los LEDs y excluyendo los láseres.

Esta norma clasifica las luminarias en diferentes grupos de riesgo, especificando en cada caso un cierto límite de exposición del ojo o de la piel para el cual no se espera que produzca efectos biológicos adversos.

CLASIFICACIÓN

-GRUPO 0 (EXENTO)

-GRUPO 1 (BAJO RIESGO)

-GRUPO 2 (RIESGO MODERADO)

– GRUPO 3 (ALTO RIESGO)

Nos centraremos en las características de los dos primeros grupos:

tabla

Grupo 0. Grupo Exento: La lámpara no representa ningún riesgo fotobiológico para los puntos extremos de la norma. Este requisito lo cumple cualquier lámpara que no represente:

-Un riesgo actínico ultravioleta (Es) en 8 h de exposición (30000s)

-Un riesgo por ultravioleta cercano (EUVA) en 1000 s (alrededor de 16 min)

-Un riesgo retiniano por luz azul (LB) en 10000s (alrededor de 2,8h)

-Un riesgo térmico retiniano (LR) en 10s

-Un riesgo para el ojo por radiación infrarroja (EIR) en 1000s

Asimismo, están en el grupo exento las lámparas que emiten radiación infrarroja sin un estímulo visual fuerte (es decir, menos de 10 cd m-2) y no representan un riesgo retiniano por radiación infrarroja cercana (LIR) en 1000s.

Grupo 1. Bajo riesgo: La lámpara no representa un riesgo debido a las limitaciones normales de funcionamiento en la exposición. Este requisito lo cumple cualquier lámpara que exceda los límites del grupo exento pero que no represente:

-Un riesgo actínico ultravioleta (Es) en 10000 s

-Un riesgo por ultravioleta cercano (EUVA) en 300 s

-Un riesgo retiniano por luz azul (LB) en 100s

-Un riesgo para el ojo por radiación infrarroja (EIR) en 100s

Asimismo, están en el grupo 1 de riesgo las lámparas que emiten radiación infrarroja sin un fuerte estímulo visual (es decir, menos de 10 cd m-2) y no representan un riesgo retiniano por radiación infrarroja cercana (LIR) en 100s.

RIESGO RETINIANO POR LUZ AZUL: ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN SU EVALUACIÓN

Espectro de emisión de la fuente de luz: Cuanta más radiación emita en las longitudes de onda comprendidas entre 400 – 500 nm, mayor será el riesgo en el azul.

Distancia de medida: es aquella a la que la fuente de luz produzca una iluminación de 500 lux. Cuanto más potente sea la fuente emisora, a mayor distancia se conseguirán los 500 lux, por lo que el valor de la intensidad emitida será mayor y con ello la luminancia.

L = I / A = E*d2 /A

Así, cuanto más pequeña sea el área emisora más grande será la luminancia. Si la fuente emisora emite mucha potencia por unidad de área, mayor riesgo.

La radiación visible puede causar daños en la retina a través de mecanismos fotoquímicos. Por tanto, para la evaluación del riesgo retiniano por luz azul, es necesaria la aplicación de la curva espectral B(lambda) a los datos tomados de radiancia en nuestra luminaria, siendo B(lambda) la función de riesgo fotoquímico por “luz azul” en la retina (300 – 700 nm).

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