UNEFM, Ingeniería Biomédica, Técnicas de Mantenimiento II, Bombas de Infusión, Medición volumen de una gota

1. Medici
Medició
ón del volumen de una
n del volumen de una
gota de agua utilizando un
gota de agua utilizando un
gotero
gotero
Kaven
Kaven Yau
Yau Wong
Wong

2. Resumen
Resumen
Se trata de presentar la experiencia de olimpiada 2007
Se trata de presentar la experiencia de olimpiada 2007
desde la perspectiva del docente
desde la perspectiva del docente
Se determin
Se determinó
ó que el volumen de una gota de agua
que el volumen de una gota de agua
encontrado por el estudiante
encontrado por el estudiante olimpista
olimpista, si usa la
, si usa la
metodolog
metodologí
ía de medir cuatro puntos distintos
a de medir cuatro puntos distintos 1,0 cm3,
0,6 cm3, 0,5 cm3 y 0,3 cm3 (por lo menos 10 veces cada
(por lo menos 10 veces cada
uno) es de (0,044
uno) es de (0,044 ±
± 0,004)
0,004) cm3 utilizando el gotero
utilizando el gotero
suministrado.
suministrado.
Se compara al resultado utilizando una balanza anal
Se compara al resultado utilizando una balanza analí
ítica
tica
y se obtuvo como promedio el valor de (0,048
y se obtuvo como promedio el valor de (0,048 ±
± 0,003)
0,003)
cm3.
.
Eso
Eso conduce a
conduce a tolerar
tolerar en el
en el estudiante
estudiante un error de 9 %.
un error de 9 %.

3. Análisis, desde la perspectiva de la
Comisión de elaboración de Pruebas, de
la experiencia Nº 2 de la parte
experimental de la II Ronda de las
Olimpiadas Panameñas de Física 2007.

4. Prueba Experimental Nº 2
II Ronda Olimpiadas Panameñas de Física 2007
Responda en la hoja de respuestas
Introducción: En la actividad experimental se tiene distintos momentos,
entre los que podemos destacar los siguientes: Identificar problemas,
hacer predicciones e hipótesis, relacionar variables, hacer diseños
experimentales, manejar material y armar montajes y dispositivos,
utilizar materiales y equipo, realizar observaciones con control, medir,
organizar, interpretar y analizar datos, utilizar modelos, elaborar
conclusiones y comunicar resultados.
Problema. Muchas veces los medicamentos vienen con indicaciones
similares a la siguiente: “agregue dos gotas del medicamento a un vaso
con agua, y lo toma tres veces al día.” Queremos saber, ¿a cuánto
equivale una gota en cm3? Eso nos permitiría saber qué cantidad de
producto o medicamento activo hay en una gota. Para este propósito el
gotero deberá estar calibrado. Con miras a ese proceso se cuenta con
un gotero nasal con divisiones en 1,0 cm3, 0,6 cm3, 0,5 cm3 y 0,3 cm3
donde las cifras escritas, según el fabricante, son ciertas con ± 0,05 cm3
de precisión.

5. Disponemos, además, de dos recipientes, uno con agua
y el otro vacío.
Nº 1. Explique el diseño experimental que utilizaría para
medir el volumen de una gota.
Nº 2. Haga la experiencia y consigne por escrito los
resultados.
Nº 3. Aplicación
Se tiene un litro de glucosa disuelta en agua destilada al
10,0 % 0,1 % y se desea extraer 200 microlitros de esa
solución para obtener 20 microlitros de glucosa, pero no
se dispone de una pipeta especializada. Sólo se cuenta
con un gotero nasal calibrado en 1,0 cm3, 0,6 cm3, 0,5
cm3 y 0,3 cm3. Diga ¿qué procedimiento usted seguiría
para extraer los 200 microlitros con el gotero, una vez
calibrado?, y exprese los resultados con el número
adecuado de cifras significativas. Haga el análisis de las
posibles fuentes de error en la medición.

6. El docente o la Comisi
El docente o la Comisió
ón debe
n debe
saber las
saber las “
“Posibles fuentes de
Posibles fuentes de
error
error”
” y medirlas
y medirlas
Error aleatorio en el tama
Error aleatorio en el tamañ
ño de las gotas: el alumno con
o de las gotas: el alumno con
la estrategia utilizada puede no controlar esa posible
la estrategia utilizada puede no controlar esa posible
fuente de error.
fuente de error.
Error aleatorio en la fabricaci
Error aleatorio en la fabricació
ón del gotero: espesor del
n del gotero: espesor del
tubo, calidad del material (que retiene agua).
tubo, calidad del material (que retiene agua).
Error aleatorio en la calibraci
Error aleatorio en la calibració
ón del mililitro del gotero
n del mililitro del gotero
por parte del fabricante.
por parte del fabricante.

7. ¿
¿C
Có
ómo evaluar los errores para
mo evaluar los errores para
controlarlos y evaluar
controlarlos y evaluar
adecuadamente a los
adecuadamente a los
ESTUDIANTES?
ESTUDIANTES?

8. Balanza Anal
Balanza Analí
ítica: el docente, con
tica: el docente, con
la balanza anal
la balanza analí
ítica, puede saber el
tica, puede saber el
tama
tamañ
ño de la gota (volumen)
o de la gota (volumen)
Metodología
Se verifica la balanza: reproductibilidad,
fiabilidad y precisión.
Se sitúa un recipiente en la balanza analítica y
se van agregando las gotas que salen del
gotero.
Para evaluar la reproductibilidad de la
medición de la gota se repite con por lo menos
10 goteros diferentes el mismo procedimiento
y con el mismo gotero por lo menos 10 veces.

9. 4,613 7
10
4,613 5
5
4,613 3
9
4,613 6
4
4,613 7
8
4,613 1
3
4,613 4
7
4,613 0
2
4,613 8
6
4,613 1
1
Masa del
gotero (g)
Prueba
Nº
Masa del
gotero (g)
Prueba
Nº
A manera de ilustración se presentan los
resultados para un gotero

10. Tama
Tamañ
ño promedio de la gota
o promedio de la gota
Se grafica y se
saca la pendiente
b= (0,048 ± 0,002) g/gota

11. Tama
Tamañ
ño promedio de la gota
o promedio de la gota
b= (0,048 ± 0,002) g/gota
A simple vista, en el gráfico anterior se notan
dos tamaños de gota.
Lo que significa que se debe evaluar si tomar el
promedio introduce un error superior a los
otros errores en la experiencia.
Se puede apreciar que hay dos pendientes, es
decir dos tamaños de gota. Por ello se debe
evaluar cada tamaño de gota y compararla con
el valor promedio:

12. Tama
Tamañ
ño de la gota para el primer grupo
o de la gota para el primer grupo
b= (0,045 ± 0,001) g/gota

13. Tama
Tamañ
ño de la gota para el
o de la gota para el
segundo grupo
segundo grupo
b= (0,050 ± 0,002) g/gota

14. Tama
Tamañ
ño de la gota
o de la gota
Podemos notar, al comparar las
Podemos notar, al comparar las
pendientes, que el error cometido
pendientes, que el error cometido
suponiendo que el tama
suponiendo que el tamañ
ño de la gota es
o de la gota es
siempre el mismo, es del orden de 7 %.
siempre el mismo, es del orden de 7 %.

15. Errores posibles en la fabricaci
Errores posibles en la fabricació
ón
n
del gotero y su control
del gotero y su control
22
16
21
12
23
8
23
4
23
15
22
11
20
7
19
3
22
18
22
14
21
10
23
6
23
2
19
17
21
13
23
9
22
5
23
1
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Se hizo con distintos goteros supuestamente iguales.

16. Promedio: 21,8 gotas
Promedio: 21,8 gotas
Desviaci
Desviació
ón est
n está
ándar: 1,4 gotas
ndar: 1,4 gotas
Desviaci
Desviació
ón t
n tí
ípica: 0,3 gotas
pica: 0,3 gotas
Error porcentual suponiendo los goteros
Error porcentual suponiendo los goteros
iguales: 6,4 %
iguales: 6,4 %

17. Control de la calibraci
Control de la calibració
ón del mililitro
n del mililitro
22
50
24
40
23
30
22
20
23
10
21
49
23
39
23
29
21
19
23
9
22
48
22
38
22
28
22
18
22
8
22
47
23
37
23
27
22
17
22
7
23
46
23
36
22
26
22
16
22
6
23
45
23
35
23
25
24
15
22
5
22
44
24
34
22
24
23
14
23
4
23
43
22
33
22
23
23
13
23
3
23
42
24
32
22
22
22
12
22
2
24
41
22
31
20
21
23
11
22
1
gotas
Prueba Nº
gotas
Prueba Nº
gotas
Prueba Nº
gotas
Prueba Nº
gotas
Prueba Nº

18. El control de la calibraci
El control de la calibració
ón del
n del
mililitro se hizo con el mismo
mililitro se hizo con el mismo
gotero cuidando hacerlo con la
gotero cuidando hacerlo con la
misma t
misma té
écnica cada vez.
cnica cada vez.
Promedio: 22,5 gotas
Promedio: 22,5 gotas
Desviaci
Desviació
ón est
n está
ándar: 0,8 gotas
ndar: 0,8 gotas
Desviaci
Desviació
ón t
n tí
ípica: 0,1 gotas
pica: 0,1 gotas
Error porcentual: 4%
Error porcentual: 4%

19. Volumen de una gota de agua
Volumen de una gota de agua
Errores
Errores en la
en la medici
medició
ón
n del
del volumen
volumen de la
de la
gota
gota de
de agua
agua: hay
: hay tres
tres fuentes
fuentes de error y
de error y
tenemos
tenemos una
una medici
medició
ón
n cuantitativa
cuantitativa de los
de los
errores
errores que
que suponemos
suponemos independientes
independientes:
:
El error se
El error se trata
trata como
como un vector
un vector por
por lo
lo
tanto
tanto
2
3
2
2
2
1 σ
σ
σ
σ
+
+
+
+
σ
σ
σ
σ
+
+
+
+
σ
σ
σ
σ
=
=
=
=
σ
σ
σ
σ 2
3
2
2
2
1 σ
σ
σ
σ
+
+
+
+
σ
σ
σ
σ
+
+
+
+
σ
σ
σ
σ
=
=
=
=
σ
σ
σ
σ
Donde los números 1,2,3 se refieren a cada tipo de error

20. Lo anterior conlleva a un c
Lo anterior conlleva a un cá
álculo de
lculo de
7 %, 6,4 % y 4 % lo que conduce a:
7 %, 6,4 % y 4 % lo que conduce a:
(0,07)2 + (0,6)2 + (0,04)2 y la raíz cuadrada lleva
a cerca de 10 % de error, es decir a mas o
menos dos gotas.
Si el estudiante trabaja con una curva (0,30
cm3; 0,50 cm3, 0,60 cm3, 1,00 cm3) y hace
unas 10 mediciones para cada punto
minimiza el error pero su resultado estará
dentro de un margen de 10 %.

21. SE CONCLUYE QUE PARA QUE UNA
EXPERIENCIA PUEDA SER DADA A UN
JOVEN COMO ACTIVIDAD
EXPERIMENTAL CON PROPÓSITOS DE
APRENDIZAJE O DE EVALUACIÓN, EL
DOCENTE DEBE PREVIAMENTE
EVALUAR LAS DISTINTAS FUENTES DE
ERROR.