Proeven onder vacuum is een punt van discussie. Uit de verzamelde informatie valt op te maken dat het mogelijk is om redelijk veilig met vacuum te werken, mits er goede voorzorgsmaatregelen worden genomen. Deze pagina bevat ondermeer een overzicht van de correspondentie die eind 1999 over dit onderwerp is gevoerd.
ARBO-INFORMATIE OVER VERLAAGDE DRUK IN GLASWERK?
In het ARBO-informatieblad AI-18 (Arbo informatie, Laboratoria),
vinden wij dat glaswerk onder verminderde druk voorzichtig
behandeld moet worden. Er dienen maatregelen genomen worden om
schade bij een implosie te voorkomen (aanbrengen van coatings of een beschermingsmantel
van metaalgaas). Verder wordt nog melding gemaakt over de noodzaak
van een terugslagbeveiliging bij toepassing van een vacuumpomp.
Gebruik van een waterstraal pomp bij een vacuumexsiccator maakt
een buffervat noodzakelijk.
Bron: AI-18 blad, uitg. SDU, Hoofdstuk 7, 7.3 Glaswerk, pag. 51
PROEF: EEN VACUUM GEZOGEN KOLFJE WEGEN.
Dit proefje doen wij al jaren niet meer. Dit met het oog op
risico's met voorwerpen die vacuum getrokken zijn. Overigens heb
ik zelf geen ongelukken met dit soort experimenten meegemaakt.
Maar de gevaren zijn wel bekend. Hoe doen jullie dat? Voeren
jullie dit soort proefjes nog wel uit? Hoe schatten jullie de
risico's in? OF: hebben jullie reeds een implosie van dichtbij
mogen bestuderen! Laat mij dit weten.
Ben Dijkhuis, 23 november 1999.
PROEF: VACUUM, KOKEN ONDER LAGE DRUK.
In mijn tijd als (natuurkunde-)amanuensis aan de VLVU lerarenopleiding zat ik eens in de prepareerruimte naast een leslokaal iets te bespreken met een docent. Opeens klonk een geweldige klap vanuit het lokaal.
Een forse schokgolf trok door de betonnen vloer van de eerste verdieping. In het lokaal had een scheikundestudent net een demonstratie koken onder lage druk afgerond (dacht hij).
De opstelling stond in de zuurkast welke achter in het lokaal stond opgesteld. Het water zat in een 100ml kolfje met glazen stop. Het kolfje zat in een electrische verwarmingsmantel welke op een verstelbaar plateau stond voor de zichtbaarheid. Het venster van de zuurkast was netjes naar beneden gebleven gedurende het hele traject van drukverlaging. Toen de mantel echter weer aangezet moest worden bleek dat niet van buiten de zuurkast te kunnen, dus even het glas omhoog, thermostaat opgedraaid, glas weer omlaag, hij draait zich om, loopt een meter naar het bord voorin het lokaal, de groep draait zich mee om naar voren, en achter hen implodeert de hele zaak.
De zuurkast zelf bleek bomvrij te zijn, echter, alles wat er los in stond was totaal aan stukken gereten. Het plateau was volledig geplet, van de mantel lagen stukjes overal in de zuurkast verspreid, van het kolfje was niets meer dan glasstof over, waarvan het merendeel in het lokaal lag! Het was door de open strook onder het venster het lokaal ingeblazen op hoofdhoogte. Had de zuurkast voor in het lokaal gestaan in plaats van achterin, dan was oogletsel voor veel studenten een feit geweest. Nu konden ze volstaan met hun nekken en haren uit te kloppen.
De voorbereiding een week eerder was ook al niet zonder incidenten verlopen. Op een stenen labtafel van de scheikunde-afdeling had 'Cracker Jack' een viertal explosieschermen opgesteld in carrevorm. In dat vierkant was hij de proef aan het testen. Omdat hij het echter niet helemaal goed kon zien door het getinte polycarbonaat, ging hij op een gegeven moment op de tafel staan en keek van boven af het carre in. De scheikunde-assistent gaf hem prompt een forse uitbrander en uitleg over waar die schermen eigenlijk voor dienden. Mijn inschatting is dat die explosieschermen wel eens niet afdoende geweest zouden kunnen zijn als de implosie in die opstelling had plaatsgevonden.
Paul Dolk, 18 januari 2000.
CORRESPONDENTIE: EEN E-MAIL AAN EUROFYSICA B.V.
L.S.,
Bij ons op school wordt momenteel de discussie gevoerd over het
werken onder vacuum. Veel adviezen die wij zijn tegengekomen komen
er op neer dat alle glazen apparatuur omsloten moet zijn met een
beschermende mantel of kooi. Maar hoe zit het nu met demonstraties
waarbij het proefje valt of staat bij de zichtbaarheid.
Bijvoorbeeld een bijna lege ballon onder een "vacuumklok" of een
ander proefje onder een vacuumklok, waarbij het visuele aspect
belangrijk is. Een gaas- of kooiconstructie ontneemt de
zichbaarheid van de proef, met als gevolg dat de didactische
waarde van het experiment te niet wordt gedaan.
Kunt u mij advies geven. Kunt u mij ook vertellen of een
luchtpompklok (art. 11.1521) geschikt is voor vacuumproefjes.
Bestaat er iets als een keurmerk. Is apparatuur dat bij vacuum of
hoge druk wordt gebruikt getest volgens bestaand normen
(Stoomwezen?).
In afwachting van uw reactie, Ben Dijkhuis
Geachte heer Dijkhuis,
Een perfecte oplossing is er waarschijnlijk niet. U kunt echter
nog denken aan een veiligheidsscherm waardoor toch alles zichtbaar
blijft. Ook zijn er kunststof vacuumklokken beschikbaar. Een
keurmerk is mij hiervoor niet bekend. Onze luchtpompklokken worden
gemaakt door Schott in Duitsland en wij gaan er van uit dan men de
materialen regelmatig test binnen het beoogde doel.
Ik hoop u hiermee voldoende ingelicht te hebben.
Met vriendelijke groeten, Louis Smits
VEILIGHEIDSVOORSCHRIFTEN VAN DE VU AMSTERDAM.
Onderstaande is ontleend aan: "Voorschriften voor Veiligheid en Milieu"; Scheikundig Laboratorium van de Vrije Universiteit Amsterdam, 1994; pag. 8
WERKEN ONDER VACUUM
In de voorschriften van het Scheikundig Laboratorium van de VU
wordt geadviseerd om dikwandige glazen apparaten, die onder
vacuum staan (exsiccatoren, afzuigkolven), af te schermen met
kooien van metaalgaas of te omwikkelen met zelfklevende tape.
Glaswerk dat onder vacuum moet worden gebracht moet vooraf op
barsten worden gecontroleerd.
Dit geldt ook voor glazen Dewarvaten: deze moeten met een beschermmantel omgeven zijn.
De strekking is duidelijk: glazen apparatuur dient beveiligd te zijn voor implosie (conform de aanbeveling in het AI-18), maar hoe zit het precies met materiaal dat op een middelbare school wordt gebruikt: b.v. een vacuumklok (als deze afschermd wordt door een kooi of een mantel van gaas, dan zie je niets meer) of een buis waarin de vrije val onder vacuum wordt gedemonstreerd??
Mantels en kooien voor resp. afzuigerlenmeyers en vacuumexsiccatoren zijn gemakkelijk verkrijgbaar bij leveranciers van laboratoriumapparatuur.
CORRESPONDENTIE: EEN EMAIL AAN HET SHELL RESEARCH AND TECHNOLOGY CENTRE, AMSTERDAM
Mijne dames en heren,
Bij ons op school heerst momenteel de discussie op welke wijze er veilig met vacuum omgegaan kan worden. Er bestaan bij ons verdeelde meningen over het gebruik van een vacuumklok. Met dit toestel kunnen demonstraties onder vacuum worden uitgevoerd, waarbij het visuele aspect belangrijk is. M.a.w. een afscherming in de vorm van een gaas-of kooiconstructie belemmeren het zicht op het experiment. De leverancier van de diverse apparatuur kon mij niet goed informeren.
Een paar andere voorbeelden zijn: vrije val proef in een vacuum gezogen buis, vacuumdestillatie, bepaling van de massa van een vacuum getrokken ronbodemkolf etc.
Kan de Veiligheidsdienst van SRTCA mij adviseren als het gaat om proeven onder dit soort omstandigheden. Zijn er gevallen van (bijna) ongelukken bekend. Wat kunnen de gevolgen zijn van een implosie van een voorwerp ter grootte van een vacuumklok?
Als ex-werknemer van (destijds) KSLA, weet ik dat ik aan het goede adres ben als het gaat om jarenlange ervaring op het gebied van bedrijfsveiligheid!
In afwachting op uw reactie,
Met vriendelijke groet
B.G. Dijkhuis
Beste Ben,
Veiligheid van glazen vacuumopstelling is wel vaker punt van
discussie. De sterkte van glas wordt vaak onderschat en in het
algemeen is het zo dat glazen apparatuur die speciaal voor
vacuumtoepassing wordt gemaakt, daar ook heel goed tegen bestand
is. Vooral rond glaswerk is heel sterk, dus wel een rondkolf op
vacuum zetten maar geen erlenmeijer of maatglas. Vergeet niet dat
er slechts 1 bar druk op staat. De energie die bij een implosie
vrijkomt is dan ook heel veel minder dan bij een explosie van
glaswerk onder druk. Deze energie is evenredig aan p x V en bij
vacuum is de p = 1. Een techniek die nog wel eens wordt gebruikt
om de scherfwerking te beperken is het coaten van glas of het
beplakken met speciale
folie (3M, tel 071-5450450).
Ook kun je er een doorzichtig perspex scherm voor plaatsen. Voor
verdere glastechnische vragen kun je onze glasinstrumentmaker Ed
Smienk bellen.
Met vriendelijke groeten/ With kind regards
Alex Kroes, Occupational Safety & Hygiene (SIC-ASE) Shell
Research & Technology Centre, Amsterdam Po Box 38000, 1030 BN
Amsterdam Tel. +31206303430; fax 3588
HOE KAN MEN ZICH HET EFFECT VAN IMPLOSIE VOORSTELLEN?
Stel je hebt een glazen rondbodemkolf met een volume V van 100 ml = 10,0
-4 m3 en een massa m van 100 g = 0,100 kg.
Deze kolf wordt vacuum gezogen en krijgt daardoor een onderdruk
van
10,0 5 Pa (N.m-2).
p*V = 10,0 5.10,0 -4 = 10,0 J.
Van welke hoogte moet dit kolfje, als het niet is vacuum gezogen, vallen om dezelfde energie vrij te laten komen?
De zwaartekrachtenergie in J wordt gegeven door:
Up = m.g.h
(waarin g is de versnelling van de zwaartekracht in m.s-2, h is de hoogte in meter en m is de massa van het vallend object in kg.
Als wij Up de waarde van 10,0 J geven, dan krijgen we:
h = Up/(m*g) = 10,0/(0,100*9,81) = 10,2 m .
Met andere woorden als een kolfje van 100 ml implodeert dan komt er een hoeveelheid energie vrij die vergelijkbaar is met de energie die vrijkomt bij een vrije val van een 10 meter hoog flatgebouw!