Laboratorio de análisis y control de calidad

Introducción y contextualización práctica

• Los laboratorios son centros donde se llevan a cabo trabajos de investigación o análisis, desde el tratamiento de patologías hasta el análisis de muestras biológicas.
• Productos del día a día deben ser analizados para conocer sus propiedades químicas.

El laboratorio de análisis y control de calidad

• Es una instalación con medios, equipos, instrumentos y medidas de seguridad para realizar mediciones y análisis que determinan la calidad de un producto.
• Los laboratorios se distinguen según los estudios realizados:
  • Clínico
  • Microbiología
  • Biología molecular
  • Genética
  • Químico
  • Físico
  • Metrología
  • Suelos
  • Calidad del agua
  • Analítico
  • Bioseguridad
  • Producción
  • Investigación y Desarrollo (I+D)
• El laboratorio de análisis y control de calidad analiza muestras para observar propiedades físicas, químicas, microbiológicas y biotecnológicas mediante ensayos químicos.
• Estos laboratorios son necesarios en la industria alimentaria y farmacéutica, asegurando que los productos sean seguros para el consumo.
• Ofrecen productos seguros y eficaces.

Instalaciones y equipamiento

• La mayoría de laboratorios requieren las mismas instalaciones y equipamiento.

• El diseño de un laboratorio se basa en necesidades específicas.

• Un laboratorio de análisis químico debe tener:

  • Sala de almacenamiento de productos convencionales, frigoríficos o armarios de seguridad.
  • Sala de balanzas.
  • Sala de estufas.
  • Sala de equipos.
  • Sala de archivos y documentación.
  • Despachos.
  • Vestuarios.
  • Zona de emergencias con duchas y lavaojos.

• Cada instalación debe garantizar la seguridad con:

  • Ventilación: Necesaria por los productos tóxicos.
  • Iluminación: Niveles recomendables entre 500-1.000 lux.
  • Electricidad: Para seguridad del laboratorio y personal.
  • Agua: Conducción separada del agua de consumo.
  • Gases: Para usar gases a presión.
  • Climatización: Para temperatura y humedad óptimas.
  • Extracción localizada: Para evitar dispersión de productos, incluyendo campanas de seguridad y vitrina extractora.

• Equipos necesarios en un laboratorio químico:

  • Calefactores.
  • Mesas de trabajo y muebles.
  • Balanzas.
  • Equipos analíticos.
  • Centrífuga.
  • Microscopios.
  • Ordenadores.
  • Refrigeradores.
  • Autoclave.
  • Agitadores.
  • Termómetros.
  • Material de vidrio.
  • Pipetas.

Clasificación del material de laboratorio

• Es importante conocer y clasificar el material para trabajar bien.
• Un laboratorio tiene variada cantidad de material, por lo que se puede clasificar de distintas maneras.
• Según su naturaleza:
  • Madera: No muy utilizada.
    • Ejemplo: tapones
  • Metal: Recoge sólidos, soporte.
    • Ejemplo: Cucharillas
  • Vidrio: Resiste a altas temperaturas.
    • Ejemplo: Material volumétrico y no volumétrico.
  • Plástico: Irrompible, poco peso.
    • Ejemplo: Material volumétrico y no volumétrico.
  • Porcelana: Resistente a golpes y temperatura.
    • Ejemplo: Morteros y embudos.
• Según su tiempo de uso:
  • Fungible desechable: De un solo uso.
    • Ejemplo: Pipetas Pasteur.
  • Fungible recuperable: Período limitado, reutilizable.
    • Ejemplo: Gafas
  • Inventariable: No se deterioran.
    • Ejemplo: Balanza.
• Según su función:
  • Volumétrico: Para medidas exactas.
    • Ejemplo: Probeta
  • No volumétrico: Para medidas aproximadas.
    • Ejemplo: Erlenmeyer
  • Específico: Para uso concreto.
    • Ejemplo: Vidrio de reloj
  • De sostén: Para sostener otros materiales.
    • Ejemplo: Pinzas

Material volumétrico

• Material de vidrio (o plástico) utilizado para medir volúmenes exactos.
• Incluye:
  • Buretas: Alargadas y cilíndricas, graduadas, con llave para controlar el flujo, usadas para medidas exactas, y requieren soporte vertical.
  • Matraz aforado: De cuello largo y fondo redondo, disponibles en varias medidas (50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 1 l, etc.), para preparar soluciones a concentración exacta, con una sola medida marcada.
  • Probeta: Cilindro graduado con base hexagonal, de vidrio o plástico, en varias medidas (50 ml, 100 ml, 250 ml), para medir varios volúmenes.

Material volumétrico: Pipetas

• Material volumétrico de uso común para medir y transferir volúmenes exactos de líquidos.
• Son tubos transparentes con marcas graduadas y punta cónica.
• Se usan propipetas para aspirar el líquido.
  • Bolígrafo: Ergonómicas, aspiración mediante rueda, con colores según capacidad (azul, verde, rojo).
  • Goma: Forma de pera o cilíndrica. Al apretar se hace vacío para aspirar el líquido, con tres válvulas para control.
  • Eléctricas automáticas: Regulan la velocidad de aspirado y dispensación, con filtro hidrofóbico.
• Tipos de pipetas:
  • Aforadas: Para volúmenes exactos y conocidos, con protuberancia central.
  • Graduadas: Para volúmenes variables.
  • Micropipetas: Con mecanismo de aspiración interno y puntas desechables, para volúmenes en mililitros o microlitros.

Material no volumétrico

• Material de laboratorio que mide fluidos de manera aproximada.
  • Matraz Erlenmeyer: Cónico con boquilla cilíndrica y base plana, de vidrio o plástico, para medir fluidos de forma aproximada, conservar medios líquidos, transportar o calentar. Disponible en varios tamaños, desde 25 ml hasta 5 l.
  • Vaso de precipitado: Cilíndrico con fondo plano, usado para calentar, disolver, contener, preparar o transferir líquidos. Aunque graduados, las medidas son inexactas. Disponibles en varios tamaños (50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml), hechos de vidrio, plástico, acero inoxidable o aluminio.

Materiales de uso específico

• Materiales diseñados para una única acción.
• Embudo Buchner: Se usa junto al matraz Kitasato, para filtrar soluciones.
• Embudo de vidrio: Para filtrar sustancias.
• Embudo de decantación: Para separar sustancias de una mezcla.
• Embudo cuentagotas: Para transferir fluidos de forma controlada.
• Matraz Kitasato: Matraz de vidrio para filtrar soluciones mediante vacío.
• Matraz de destilación: Para destilación de sustancias.
• Desecadora: Para desecar sustancias.
• Tubo de desecación: Para desecar sustancias.
• Tubo capilar: Para determinar el punto de fusión de un líquido.
• Tubo de Thiele: Para determinar puntos de fusión.
• Tubos de recogida de gases: Para toma de muestras, medición, preparación y contención de gases.
• Frasco lavador de gases: Para lavar gases, con tubos de entrada y salida.
• Refrigerante de rosario: Con tubo interior y exterior, como condensador en destilaciones.
• Refrigerante de serpentín: Para destilar líquidos.
• Refrigerante recto: Para destilaciones.
• Otros materiales:
  • Cristalizador: Para cristalizar sustancias.
  • Cápsulas de porcelana: Para carbonizar elementos químicos.
  • Crisol de porcelana: Para calentar sustancias químicas a altas temperaturas.
  • Triángulo de porcelana: Para calentar sustancias.
  • Vidrio de reloj: Para pesar y contener sustancias.
  • Mangueras: Para traspasar líquidos o gases.
  • Tubos de ensayo: Para reacciones químicas.
  • Indicador de pH: Para medir el pH.
  • Mango de bisturí: Para cortar.
  • Varillas cilíndricas: Para homogeneizar soluciones.
  • Cuchara espátula: Para coger sustancias.
  • Placas de Petri: Para cultivo de microorganismos.
  • Gradilla: Para tubos de ensayo.
  • Mortero: Para triturar sustancias.
  • Papel de filtro: Para filtraciones con embudo.
  • Mechero de alcohol: Con alcohol en interior.
  • Mechero Bunsen: Para regular la llama.
  • Frasco lavador o piseta: Para enjuagar o lavar material.
  • Frasco topacio con tapón de rosca: Para guardar sustancias.
  • Frascos esmerilados: Para guardar sustancias.

Otros materiales de uso específico para el laboratorio

• Los laboratorios químicos tienen equipos comunes y propios.
• Todos los equipos deben ser calibrados periódicamente, especialmente los de medida.
• Tener manuales de uso.
• Realizar seguimiento de limpieza y mantenimiento con registro.
• Tipos de mantenimiento:
  • Correctivo: Tras un fallo.
  • Preventivo: Periódicamente para evitar averías.
  • Predictivo: Análisis profundo para anticipar fallos.
• Equipos de laboratorio:
  • Frío y calor: Baños termorreguladores, baños de arena, calefactores, congeladores, autoclaves, estufas, mufla.
  • Medición: Temperatura, tiempo y masa.
  • Elaboración.

Equipos de medición

• Se utilizan para conocer la magnitud de alguna variable.
• Termómetro: Mide la temperatura en diversas escalas (Fahrenheit, Celsius, Kelvin o Réaumur).
• Balanza analítica: Mide pequeñas masas en un rango menor a un gramo, con caja transparente.
• Cronómetro: Reloj con precisión certificada para medir el tiempo.
• Calorímetro: Mide la cantidad de calor y determina el calor específico.
• Amperímetro: Mide la intensidad de la corriente eléctrica en amperios.
• Voltímetro: Mide la diferencia de potencial en un circuito eléctrico.
• Multitester: Mide las magnitudes de la electricidad (intensidad, tensión y resistencia).
• Luxómetro: Mide la luz.
• Medidor de oxígeno disuelto: Indica la cantidad de oxígeno en un fluido.
• Dinamómetro: Mide la fuerza o el peso de un objeto.
• pHmetros: Mide el pH
• Sonómetro: Mide el sonido industrial y ambiental.

Equipos de elaboración

• Se encargan de la extracción y el procesamiento de materias primas, así como de la transformación de unas sustancias en otras.
• Son usados en las industria cosmética, farmacéutica y alimentaria.
• El objetivo es dar lugar a un buen producto, a bajo costo y con poca repercusión negativa al medioambiente.

  • Equipos estáticos y a presión:

    • Reactores agitados: Se utilizan como autoclaves, para disoluciones, emulsiones, fermentación, hervidores, precipitación, neutralización.
    • Intercambiadores de calor: Para calentar, condensar, enfriar, evaporar, hervir, intercambiar líquido-gas, reaccionar, vaporizar.
    • Depósitos a presión: Los hay verticales y horizontales.
    • Columnas y torres: Destilan, evaporan, oxidan, purifican, separan y regeneran.

  • Procesado de líquidos y semisólidos:

    • Bachlab: Mezcla, homogeneiza, dispersa, emulsiona y desairea.
    • Bachmix: Homogeneiza alta viscosidad, emulsiona, vacía, presiona, lava y esteriliza.
    • Homogeneizados HRB: Introducen materia prima en bombeo continuo.
    • Molino coloidal: Muele fino y homogeneíza productos líquidos, pastosos y viscosos.
    • Sistema CIP: Limpia industrialmente.
    • Desaireador al vacío: Elimina gases disueltos en líquidos, pastas y sólidos.

  • Filtros nucha de Bachiller: Separan sólidos y líquidos por filtración a presión.

  • Secadores al vacío: Diferentes modelos, como Sanidry, Supradry, Turbodry reactor, Bicuum, Paddledry, Conico.

  • Mezcladores de sólidos y polvos: Diferentes modelos, como Supramix, Turbomix, Instamix, Bicuum, Doble cono, En V, Bandas.

Caso práctico 1: "Mantenimiento adecuado del material"

• Luisa le tiene dicho a Marta que el material utilizado durante la jornada debe ser enjuagado con agua al final del día, sin más instrucciones adicionales.
• No, debería explicarle la importancia de la limpieza del materia.
• Esto se debe realizar inmediatamente después de cada operación. Pasos: 1. Primero quitar residuos con una varilla y tirar en el recipiente adecuado; 2. Luego lavar con el disolvente apropiado (normalmente jabón, o alguno orgánico para residuos difíciles); 3. Enjuagar con agua destilada (evita manchas de cal); 4. Secar en soporte adecuado (inclinado o vertical, bocabajo, o en una estufa).

Caso práctico 2: "Calibración de equipos"

• Arturo necesita calibrar una serie de equipos del laboratorio, la balanza digital.
• Se calibra para evitar errores en resultados.
• Hacer una calibración es un proceso sencillo y rápido, en el cual se ajusta internamente los pesos instalados en la misma balanza (o calibración interna); de esta manera, no se usan pesos estándar o patrón, como ocurre en la calibración externa. Pasos: 1. Organizar el área y asegurar superficie nivelada / sin vibraciones / temperatura normal, sin viento ni humedad alta; 2. Presionar el botón para carga cero; 3. Iniciar calibración con pesos internos; 4. Ajustar; 5. Guardar ajustes.
• Arturo debe hacer la calibración de la balanza, ya que ha sido cambiada de lugar y se han detectado sospechas de errores en los resultados en las últimas medidas.

¿Cuáles son mis competencias en un laboratorio?

• El técnico debe dominar todos los pasos de control de calidad: preparación de muestras, desarrollo de técnicas de análisis y recogida de datos.
• Las funciones del Técnico Superior estan establecidas en el Real Decreto 1395/2007, de 29 de octubre: “organizar y coordinar las actividades de laboratorio y el plan de muestreo, realizando todo tipo de ensayos y análisis sobre materias y productos en proceso y acabados, orientados a la investigación y al control de calidad, interpretando los resultados obtenidos, y actuando bajo normas de buenas prácticas en el laboratorio”.
• Competencias profesionales establecidas en el Real Decreto 1395/2007: A. Determinar la técnica analítica…; B. Preparar y mantener…; C. Organizar el plan…; D. Preparar la muestra…; E. Realizar ensayos…; F. Evaluar obtenidos…; G. Asegurar el cumplimiento…; H. Aplicar las tecnologías…
• Se deben asegurar las normas de protección ambiental y prevención de riesgos laborales.

Caso práctico 3: "Organización geográfica o espacial del laboratorio"

• El laboratorio debe dividirse en zonas separadas para los equipos de las muestras.
• Las actividades deben estar delimitadas en una única sala, con espacios físicos definidos.
• Las salas de servicio (autoclaves, fregaderos, refrigeración) deben estar en una zona central.
• Las actividades específicas deben estar en espacios separados.
  • La estructura del laboratorio debe asegurar el funcionamiento correcto y minimizar riesgos.
• Otros aspectos a tener en cuenta:
  • Fácil acceso a la sala de servicio.
  • Suministro eléctrico de emergencia.
  • Gestión de desecho de líquidos para evitar contaminación.

Resumen

• El laboratorio de análisis es un laboratorio químico en el que se realizan una serie de técnicas de análisis en determinadas sustancias. Están organizados en distintias areas (almacén, de equipos, archivo, etc.) y se usan materiales varios, los cuales se clasifican según su naturaleza, tiempo de uso o función. Todos estos equipos cuentan con normas de uso específico y requieren un mantenimiento (preventivo, correctivo o predictivo) para su correcto funcionamiento.
• Es fundamental para el Técnico Superior en Laboratorio de análisis y control de calidad conocer el buen funcionamiento de un laboratorio, conocer sus competencias profesionales que están reflejadas en el Real Decreto 1395/2007.

Resolución del caso práctico de la unidad

• Se puede realizar una disolución con material volumétrico (probetas) y material específico (varilla de vidrio).
• La solución se almacena en un matraz Erlenmeyer o vaso de precipitado.