Error sistemático

¿Qué es el error sistemático?

El error sistemático es aquel que forma parte de los errores experimentales u observacionales (errores de medidas), y que afecta la exactitud de los resultados. También se conoce como error determinado, ya que la mayoría de las veces puede detectarse y eliminarse sin necesidad de repetir los experimentos.

Una característica importante del error sistemático es que su valor relativo es constante; es decir, no varía con el tamaño de la muestra o el grosor de los datos. Por ejemplo, asumiendo que su valor relativo es de 0.2%, si se repiten las mediciones bajo las mismas condiciones, el error siempre seguirá siendo de 0.2% hasta que no se corrija.

Generalmente el error sistemático está sujeto a un inapropiado manejo de los instrumentos, o a una falla de la técnica por parte del analista o científico. Se le detecta con facilidad cuando se comparan los valores experimentales contra un valor estándar o certificado.

Ejemplos de este tipo de error experimental se presentan cuando no están calibradas las balanzas analíticas, los termómetros, los espectrofotómetros; o en los casos en que no se realiza una buena lectura de las reglas, de los vernieres, de los cilindros graduados o buretas.

¿Cómo calcular el error sistemático?

El error sistemático afecta la exactitud, por lo que ocasiona que los valores experimentales sean más elevados o menores que los resultados reales. Entiéndase por un resultado o valor real aquel que se ha comprobado exhaustivamente por muchos analistas y laboratorios, estableciéndose como patrón de comparación.

Así, comparando el valor experimental con el real, se obtiene una diferencia. Mientras más grande sea esta diferencia, mayor será el valor absoluto del error sistemático.

Por ejemplo, supóngase que en una pecera se contabilizan 105 peces, pero se sabe de antemano o por otras fuentes que el verdadero número es de 108. El error sistemático por lo tanto es de 3 (108-105). Estamos frente a un error sistemático si al repetirse el conteo de los peces obtenemos una y otra vez 105 peces.

Empero, más importante que calcular el valor absoluto de este error, es determinar su valor relativo:

Error relativo = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Que al expresarse como porcentaje, tenemos 2.77%. Es decir, el error de los conteos tiene un peso de 2.77% sobre el número verdadero de peces. Si la pecera ahora tiene 1.000 peces, y se procede a contabilizarlos arrastrando el mismo error sistemático, entonces se tendrían 28 peces menos de lo esperado, y no 3 como sucede con la pecera más pequeña.

• Constancia y proporcionalidad. El error sistemático suele ser constante, aditivo y proporcional. En el ejemplo anterior, el error de 2.77% se mantendrá constante siempre que se repitan las mediciones bajo las mismas condiciones, independientemente de cuál sea el tamaño de la pecera (rozando ya un acuario). Nótese asimismo la proporcionalidad del error sistemático: cuanto más grande sea el tamaño de la muestra o el grosor de los datos (o el volumen de la pecera y el número de peces), más grande será el error sistemático. Si la pecera ahora tiene 3.500 peces, el error será de 97 peces (3.500 x 0.0277); el error absoluto aumenta, pero su valor relativo es invariable, constante. Si el número se duplica, esta vez con una pecera de 7.000 peces, entonces el error será de 194 peces. El error sistemático es, pues, constante y además proporcional. Lo anterior no quiere decir que haga falta repetir el conteo de los peces: bastará con saber que el número determinado corresponde al 97.23% de los peces totales (100-2.77%). De allí, podrá calcularse la cantidad verdadera de peces multiplicando por el factor 100/97.23. Por ejemplo, si se contabilizaron 5.200 peces, entonces el número real sería de 5.348 peces (5.200 x 100/97.23).

Error sistemático en química

En química, los errores sistemáticos suelen originarse por malas pesadas a causa de una balanza descalibrada, o por la mala lectura de los volúmenes en los materiales de vidrio. Aunque no lo parezcan, estos perjudican la exactitud de los resultados, pues mientras más haya, más se suman sus efectos negativos.

Por ejemplo, si la balanza no está bien calibrada, y en un determinado análisis es necesario realizar varias pesadas, entonces el resultado final se alejará cada vez más de lo que se espera; será más inexacto. Lo mismo sucede si en el análisis se miden constantemente volúmenes con una bureta cuya lectura es incorrecta.

Aparte de la balanza y de los materiales de vidrio, los químicos también pueden equivocarse en el manejo de los termómetros y pH-metros, en la velocidad de agitación, en el tiempo dispensable para que una reacción tome lugar, en la calibración de los espectrofotómetros, en asumir una alta pureza en una muestra o reactivo, etc.

Otros errores sistemáticos en química pueden ser cuando se altera el orden con que se adicionan los reactivos, se calienta la mezcla de una reacción a una temperatura superior de la que recomienda el método, o no se recristaliza correctamente el producto de una síntesis.

Error sistemático en física

En los laboratorios de física, los errores sistemáticos son todavía más técnicos: cualquier equipo o herramienta sin la debida calibración, un voltaje mal aplicado, la incorrecta disposición de los espejos o de las piezas en un experimento, añadir demasiado momento a un objeto que debería caer por efecto de la gravedad, entre otros experimentos.

Nótese que hay errores sistemáticos que se originan a partir de una imperfección instrumental, y otros que son más del tipo operacional, producto de un error por parte del analista, científico o individuo en cuestión que realiza una acción.

Ejemplos de error sistemático

Se mencionarán a continuación otros ejemplos de errores sistemáticos, los cuales no necesariamente tienen por qué ocurrir dentro de un laboratorio o en el ámbito científico:

• Colocar los panecillos en la parte baja del horno tostándose más de lo deseable.
• Una mala postura al momento de sentarse.
• Sellar apenas la cafetera moka por falta de fuerza.
• No limpiar los vaporizadores de las máquinas de café justo después de texturizar o calentar la leche.
• Utilizar tazas de distintas medidas cuando se sigue o se quiere repetir una determinada receta.
• Querer dosificar la radiación solar en días sombreados.
• Ejecutar dominadas en las barras con los hombros elevados hacia las orejas.
• Tocar varias canciones con una guitarra sin primero afinar sus cuerdas.
• Freír buñuelos con insuficiente volumen de aceite en un caldero.
• Realizar posteriores valoraciones volumétricas sin estandarizar nuevamente la solución titulante.

Referencias

1. Day, R., Underwood, A. Química Analítica Cuantitativa (Quinta ed.). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, A.M. Random Error vs. Systematic Error. Recuperado de thoughtco.com.
3. Sepúlveda, E. Errores sistemáticos. Recuperado de fisicaenlinea.com.
4. Observational error. Recuperado de en.wikipedia.org.
5. 7 Types of Systematic Error. Recuperado de simplicable.com.