แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๙ (ตอนที่ ๑) MO Memoir : Wednesday 31 January 2561

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog
 

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เกี่ยวกับปัญหาที่เกิดขึ้นกับระบบ SCR ในช่วงรอบสัปดาห์ที่ผ่านมา และงานที่มอบหมายให้ทำเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการวัด XPS

น้ำตาลทราย ซูคราโลส และยาคุมกำเนิดสำหรับผู้ชาย MO Memoir : Saturday 27 January 2561

พืชมีความสามารถสูงในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เปลี่ยนโมเลกุลที่มีพลังงานในตัวต่ำและมีโครงสร้างเรียบง่ายอันได้แก่ CO₂ และ H₂O ให้กลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ มีโครงสร้างที่ซับซ้อน และมีพลังงานในตัวสูงขึ้น โมเลกุลหนึ่งที่มีการสังเคราะห์มากในพืชก็คือน้ำตาลกลูโคส (glucose) ที่จะถูกนำมาเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่พอลิเมอร์ที่อาจอยู่ในรูปของเซลลูโลส (cellulose) หรือแป้ง ทั้งเซลลูโลสและแป้งต่างก็เป็นพอลิเมอร์ของกลูโคส ต่างกันที่วิธีการเชื่อมต่อโมเลกุลกลูโคสเข้าด้วยกัน และในพืชบางชนิดนั้นก็มีการสังเคราะห์น้ำตาลฟรุกโตส (fructose) ที่อาจอยู่ในรูปของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว หรือเชื่อมต่อโมเลกุลเข้ากับกลูโคสกลายเป็นน้ำตาลซูโครส (sucrose) หรือน้ำตาลทรายที่เราบริโภคกันอยู่ในชีวิตประจำวันนั่นเอง

รูปที่ ๑ โครงสร้างโมเลกุลของน้ำตาลทราย (sucrose) และซูคราโลส (sucralose) ที่เป็นสารให้ความหวานแทนน้ำตาลทรายที่ผลิตจากการแทนที่อะตอม H หรือหมู่ -OH บางหมู่ด้วยอะตอม Cl

ในบรรดาน้ำตาลหลัก ๓ ชนิดที่ได้จากพืชคือกลูโคส ฟรุกโตส และน้ำตาลทรายนั้น ถ้าเรียงลำดับความหวานจากมากไปน้อยก็จะได้ว่า ฟรุกโตส > น้ำตาลทราย > กลูโคส ดังนั้นถ้ามองในแง่ของการปรุงอาหารให้ได้ระดับความหวานเท่ากัน ปริมาณน้ำตาลที่ต้องใช้ถ้าเรียงจากปริมาณน้อยไปมากก็จะได้แก่ ฟรุกโตส < น้ำตาลทราย < กลูโคส แต่ฟรุกโตสนั้นเป็นน้ำตาลที่จับความชื้นได้ดีมาก (แม้ว่าจะเป็นความชื้นในอากาศ) ทำให้การผลิตฟรุกโตสมักจะผลิตออกมาในรูปของน้ำเชื่อมที่เรียกว่า fructose syrup
 

เนื่องจากน้ำตาลเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญและเป็นส่วนผสมหลักในอาหารต่าง ๆ หลากหลายชนิด อาหารที่มีน้ำตาลน้อยกว่าก็จะมีพลังงานต่ำกว่า ดังนั้นการใช้น้ำตาลที่มีความหวานสูงจะช่วยลดพลังงานที่มีอยู่ในอาหารนั้นได้ ทำให้อาหารดังกล่าวเหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการลดน้ำหนักหรือลดปริมาณพลังงานจากอาหารที่ได้รับในแต่ละวัน ด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดการคิดค้นสารที่มีความหวานสูง (อาจเป็นระดับ หลายสิบ หลายร้อย หรือพันเท่าของน้ำตาลทราย) แต่ทั้งนี้ก็ยังมีเรื่องของความหวานที่แตกต่างไปจากน้ำตาลทรายอยู่ ที่ทำให้บ่อยครั้งที่อาหารที่ใช้สารที่ให้ความหวานแทนน้ำตาลไม่ได้รับความนิยม
 

น้ำตาลทราย (หรือน้ำตาลซูโครส) เป็นผลิตผลที่ได้จากพืชที่มีการผลิตในปริมาณมากด้วยความบริสุทธิ์ที่สูง ส่วนใหญ่ของน้ำตาลที่ผลิตได้ถูกนำไปใช้ในการประกอบอาหาร จะว่าไปแล้วความพยายามที่จะสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับน้ำตาลทรายนั้นก็มีมานานแล้ว โดยมีการพิจารณาไปที่การทำปฏิกิริยาที่หมู่ -OH และ/หรือการเปลี่ยนอะตอม -H ให้กลายเป็นหมู่อื่น เช่นการนำเอาน้ำตาลทรายมาทำปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน (esterification) กับกรดอินทรีย์โซ่ตรงโมเลกุลเล็ก กลายเป็นสารประกอบที่มีชื่อทางการค้าว่า "Olestra" ที่ถูกนำมาใช้แทนน้ำมันปรุงอาหาร ด้วยเหตุผลที่ว่ามันไม่ถูกดูดซึมโดยร่างกาย ทำให้ผู้บริโภคสามารถลดปริมาณไขมันที่ได้รับจากอาหารลงไปได้

รูปที่ ๒ สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 4,612,373 วันที่ ๑๖ กันยายน ๑๙๘๖ โดยบริษัท Tate &
Lyle Limited ประเทศอังกฤษ

รูปที่ ๓ สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 4,380,476 วันที่ ๑๙ เมษายน ๑๙๘๓
  

สำหรับคนที่เรียนเคมีอินทรีย์มา จะพบว่าเราสามารถเปลี่ยนหมู่ -OH ให้กลายเป็นอะตอมฮาโลเจนได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการทดลองแทนที่หมู่ -OH ของน้ำตาลทรายด้วยอะตอมฮาโลเจนเช่น Cl เพื่อที่จะหาประโยชน์การใช้งานจากสารประกอบใหม่ที่เตรียมได้ แต่เนื่องจากน้ำตาลทรายมีหมู่ -OH อยู่หลายหมู่ การที่จะเลือกแทนที่หมู่ -OH เฉพาะเจาะจงที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง และการกำหนดจำนวนหมู่ -OH ที่จะถูกแทนที่นั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่าย
 

หมายเหตุ : ในทางเคมีอินทรีย์นั้นเราสามารถแทนที่อะตอมฮาโลเจนที่เกาะกับอะตอม C (ที่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของวงแหวนเบนซีน) ด้วยหมู่อื่นได้ง่าย ในหลายกรณีที่เราไม่สามารถเปลี่ยนหมู่ A ให้กลายเป็นหมู่ B ได้โดยตรง แต่เราสามารถแทนที่หมู่ A ด้วยอะตอมฮาโลเจน X ก่อน จากนั้นจึงค่อยนำหมู่ B มาแทนที่อะตอมฮาโลเจน X อีกที
 

ซูคราโรส (sucralose) เป็นสารให้ความหวานตัวหนึ่งที่เตรียมได้จากการแทนที่หมู่ -OH และอะตอม H บางตำแหน่งของน้ำตาลทรายด้วยอะตอมคลอรีน (Cl) (ดูรูปที่ ๑) ที่มีการค้นพบมาราว ๆ ๔๐ ปีแล้ว ซูคราโลสเป็นสารที่มีความหวานที่สูงกว่าน้ำตาลประมาณ ๖๐๐ เท่า ที่มาที่ไปของสารนี้ผู้ที่สนใจสามารถไปหาอ่านได้ใน wikipedia

แต่สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจก็คือ การแทนที่หมู่ -OH หรืออะตอม H บางอะตอมของน้ำตาลทราย (หรือน้ำตาลกลูโคส หรือน้ำตาลฟรุกโตส) นั้นบางครั้งก็ทำให้ได้สารที่มีฤทธิ์ต่อร่างกายที่น่าสนใจ ตัวอย่างเช่นสิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 4,225,590 ลงวันที่ ๓๐ กันยายน ๑๙๘๐ (รูปที่ ๔ ข้างล่างที่ยื่นจดไว้ก่อนการจดสิทธิบัตรซูคราโลสอีก) ที่อ้างถึงสารประกอบที่ได้จากการเปลี่ยนหมู่ -OH เพียงหมู่เดียวของโมเลกุลน้ำตาลให้กลายเป็นอะตอม Cl ส่งผลให้สารดังกล่าวมีฤทธิ์ในการลดความสามารถในการสืบพันธุ์ของสัตว์เพศผู้ด้วยการไปลดการผลิตสเปิร์ม

รูปที่ ๔ สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาเลขที่ 4,225,590 วันที่ ๓๐ กันยายน ๑๙๘๐ โดยบริษัท Tate & Lyle Limited ประเทศอังกฤษ ที่กล่าวถึงการแทนที่หมู่ -OH หนึ่งหมู่ของน้ำตาลกลูโคส ฟรุกโตส หรือซูโครส (น้ำตาลทราย) ด้วยอะตอม Cl (เช่นหมู่ -OH ตัวสีน้ำเงินที่อยู่บนสุดของโมเลกุลซูโครสในรูปที่ ๑) ส่งผลให้ได้สารประกอบที่ออกฤทธิ์ในการลดความสามารถในการสืบพันธุ์ของสัตว์เพศผู้

ปิดไว้แน่นเกินไป หรือเปิดไว้จนสุดแล้ว (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๘๙) MO Memoir : Thursday 25 January 2561

ในรูปข้างบนนั้น (1) คือวาล์วหัวถังแก๊ส (2) คือช่วงท่อระหว่างด้านขาออกของวาล์วหัวถังแก๊ส (1) กับวาล์วปรับความดันด้านขาออก (pressure regulator) เวลาที่เราเปิดวาล์ว (1) นั้น ความดันในช่วงท่อ (2) นี้จะเท่ากับความดันในถัง ที่แสดงให้เห็นที่เกจวัดความดัน (3) ส่วน (4) เป็นเกจแสดงความดันด้านขาออกที่เราปรับด้วยการหมุนสกรูปรับตั้งความดัน (6) ส่วน (5) คือวาล์วระบายแก๊สทิ้งในท่อด้านขาออกเพื่อเร่งการลดความดันในระบบท่อเมื่อปิดวาล์วหัวถัง (1)
 

โดยปรกติเมื่อสิ้นสุดการใช้งาน เราก็ต้องปิดวาล์วหัวถัง (1) จากนั้นก็ระบายแก๊สที่ค้างอยู่ด้านขาออกทิ้งให้หมด ซึ่งในรูปที่นำมาให้ดูนั้นสามารถเร่งการระบายได้ด้วยการเปิดวาล์วระบาย (5) สิ่งที่เห็นเมื่อเปิดวาล์วระบาย (5) ก็คือเข็มแสดงความดันที่เกจ (3) นั้นจะลดต่ำลงก่อนจนมาอยู่ที่ระดับความดันเดียวกับเข็มที่เกจ (4) จากนั้นก็จะเห็นเข็มที่ทั้งเกจ (4) และ (5) ลดต่ำลงจนเป็นศูนย์ ซึ่งแสดงว่าได้ทำการระบายความดันที่ค้างในระบบทิ้งไปหมดแล้ว จากนั้นก็ทำการคลายสกรูปรับความดันออกเพื่อปิดกั้นการไหล (เป็นการป้องกันไม่ให้แก๊สไหลกระแทกแผ่นไดอะแฟรมอย่างรุนแรงเมื่อเปิดวาล์วหัวถัง (1))
 

แต่ถ้าหากเปิดวาล์วระบายความดัน (5) แล้วไม่พบว่าเข็มวัดความดันที่เกจ (3) นั้นลดต่ำลง ก็แสดงว่าวาล์วหัวถัง (1) นั้นเปิดค้างอยู่

นี่เป็นวิธีการง่าย ๆ ที่สามารถใช้ตรวจสอบว่า เวลาที่พยายามหมุนเปิดวาล์วหัวถังแล้วพบว่ามันหมุน "เปิด" ไม่ได้นั้น สาเหตุเกิดจากมันถูกปิดจนแน่นเกินไป หรือว่ามันถูกเปิดเอาไว้จนสุดแล้วค้างอยู่อย่างนั้น

บางเรื่อง ถ้ามีข้อมูลไม่มากพอ ก็คงจะหาทางออกให้ไม่ได้ เช้านี้ก็เลยต้องมาดูด้วยจนเอง

กระดืบ กระดืบ บนโครงหลังคา (๒) MO Memoir : Sunday 21 January 2561

"นายช่าง นายช่าง ช่วยขึ้นมาดูงานตรงนี้หน่อย"
 

เสียงเรียกผมดังมาจากข้างบน พอแหงนหน้ามองขึ้นไปก็เห็นลูกน้องที่ตะโกนเรียกยืนอยู่บน pipe rack ที่สูงขึ้นไปประมาณ ๕ เมตรโบกมือเรียกให้ไปช่วยดูงานเชื่อมท่อหน่อย ผมก็เลยปีนขึ้นไปดู
 

อันที่จริงเรื่องงานเชื่อมโลหะนั้น เขารู้ดีกว่าผมครับ จะว่าไปแล้วเขาให้ความรู้กับผมหลายอย่างซะด้วย แต่ผมว่าที่เขาอยากจะรู้มากกว่าก็คือ ผมกล้าปีนขึ้นไปไหม และนั่นก็เป็นเหตุการณ์เมื่อ ๓๐ ปีที่แล้ว ตอนที่ยังทำงานอยู่มาบตาพุด
 

ตอนนั้นเราแบ่งหน้าที่กันครับ เขาตรวจดูความเรียบร้อยของงานเชื่อม ส่วนผมก็ตรวจดูว่าการประกอบนั้นตรงกับแบบที่ออกไว้หรือไม่ แบบที่ออกไว้นั้นถูกต้องหรือไม่ และเมื่อทำการประกอบเข้าที่หน้างานจริงแล้วจะมีปัญหาในการปฏิบัติงานหรือไม่ (เช่นต้องมีการเปลี่ยนทิศทางการหันของวาล์ว หรือต้องย้ายตำแหน่งให้เข้าไปปฏิบัติงานได้หรือไม่)
 

งานก่อสร้างหลังคาใหม่ครอบคลุมหลังคาเดิมของอาคารที่ผมสอนแลปเคมีให้กับนิสิตปี ๒ ก็กำลังเดินหน้าต่อไปเรื่อย ๆ และคงจะเสร็จในเร็ววัน ถ้าหากไม่มีอุบัติเหตุร้ายแรงใด ๆ เกิดขึ้น ส่วนอุบัติเหตุร้ายแรงที่อาจจะเกิดขึ้นนั้นน่าจะเป็นอะไร ก็ลองดูในรูปภาพการทำงานของช่างเชื่อมที่ผมถ่ายเอาไว้เมื่อวันพฤหัสบดีที่ผ่านมาดูก็แล้วกันครับ
 

นี่แหละครับชีวิตการทำงานของผู้ใช้แรงงานบ้านเรา

รูปที่ ๑ ช่างเชื่อมสองคนช่วยกันยกโครงเหล็กขึ้นประจำตำแหน่ง แล้วคนกลางก็ทำหน้าที่เชื่อมยึด

รูปที่ ๒ พอเชื่อมเสร็จแล้วหนึ่งโครง ก็เดินย้ายที่ทำงานไปอีกฟากของอาคาร เดินแบบสบาย ๆ ไม่ต้องกลัวสะดุดอะไรทั้งสิ้น

รูปที่ ๓ ทีนี้ก็มาประกอบต่อกับโครงช่วงกลาง ที่เห็นเป็นเส้นสายอะไรนั่นคือสายไฟสำหรับงานเชื่อม ไม่มีการใช้สายรั้งกันตกหรือตาข่ายรองรับใด ๆ ทั้งสิ้น

รูปที่ ๔ มีฝีมือในการเชื่อมอย่างเดียวไม่พอ ต้องกล้าและเล่นกายกรรมได้ด้วย

รูปที่ ๕ มาตอนนี้เป็นโครงชิ้นที่สามและเป็นชิ้นสุดท้าย

รูปที่ ๖ อันนี้ดีหน่อยที่แดดไม่แรงแล้ว และพอมีร่มเงาจากตึกข้าง ๆ ช่วยบังแดดให้หน่อย

พรุ่งนี้ต้องไปประชุมต่างจังหวัดหลายวัน คงหายไปจากหน้า blog สักอาทิตย์นะครับ

การเติมของเหลวให้เต็มเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ตั้งในแนวดิ่ง MO Memoir : Saturday 20 January 2561

การเรียนวิชาปฏิบัติการนั้น ผู้เรียนควรที่จะได้เรียนรู้ด้วยว่าในการทดลองนั้น ตัวอุปกรณ์ประกอบด้วยชิ้นส่วนอะไรบ้าง แต่ละชิ้นส่วนทำหน้าที่อะไร และวิธีการที่เหมาะสมในการใช้งานหรือติดตั้งชิ้นส่วนแต่ละชิ้นนั้นเป็นอย่างไร เพื่อที่ผู้เรียนจะได้วิเคราะห์ได้ว่าตัวอุปกรณ์ที่จะใช้ในการทดลองนั้นได้รับการปรับแต่งอย่างเหมาะสมกับการทดลองหรือไม่ก่อนเริ่มการทดลอง เพราะถ้าการจัดอุปกรณ์นั้นไม่ถูกต้อง ก็จะทำให้เกิดคำถามได้ว่าผลการทดลองที่ได้มานั้นมีค่าควรแก่การพิจารณาหรือไม่
 

บ่ายวันพุธที่ผ่านมามีโอกาสเดินแวะเข้าไปเยี่ยมเยียนนิสิตปี ๓ ที่กำลังเรียนวิชาปฏิบัติการอยู่ ณ ชุดอุปกรณ์ชุดหนึ่ง (ที่บังเอิญมีนิสิตป.โท ที่ผมเป็นอาจารย์ที่ปรึกษาเขาไปช่วยทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยสอน) ก็ได้เห็นการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องหนึ่งที่เห็นว่ามันแปลกดี ก็เลยถ่ายรูปมาให้ชมกัน (รูปที่ ๑)
  

รูปที่ ๑ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องนี้เป็นส่วนหนึ่งของชุดอุปกรณ์ทดลอง โดยทำหน้าที่ลดอุณหภูมิของเหลวที่ได้จากการควบแน่น (ที่มีอุณหภูมิที่จุดเดือด) ให้มีอุณหภูมิต่ำลงไปอีกก่อนไหลลงไปยังถังเก็บ ของเหลวจะไหลในส่วนของขดท่อด้านในจากบนลงล่าง โดยมีน้ำหล่อเย็นเข้าที่จุด (1) ก่อนไหลออกที่จุด (2) และไหลวกขึ้นไปยังจุด (3) ก่อนที่จะไหลลงไปตามสายยางที่ปลายลงสู่ท่อระบายน้ำที่ระดับพื้นดิน ตอนที่ถ่ายภาพนั้น ระดับน้ำหล่อเย็นที่อยู่ข้างในนั้นอยู่ตรงตำแหน่ง (4)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องนี้วางตั้งในแนวดิ่ง ทำหน้าที่ลดอุณหภูมิของเหลวที่ได้จากการควบแน่นไอ (ของเหลวจะมีอุณหภูมิที่จุดเดือด) ให้มีอุณหภูมิลดต่ำลงก่อนไหลลงสู่ถังเก็บ ของเหลวที่ต้องการทำให้เย็นลงจะไหลจากด้านบนลงล่างด้วยแรงโน้มถ่วง ลงมาตามขดท่อแก้วที่อยู่ภายใน รอบนอกนั้นเป็นส่วนของน้ำหล่อเย็น โดยน้ำหล่อเย็น (ก็คือน้ำประปาจากก๊อกน้ำ) ไหลเข้าที่จุด (1) ก่อนที่จะไหลลงล่างออกทางรูทางออกที่จุด (2) แล้วก็ไหลวก "ขึ้นบน" ไปยังจุด (3) ก่อนไหลเข้าสู่สายยางระบายน้ำทิ้งที่ปลายสายยางนั้นอยู่ที่จุดรับน้ำทิ้งที่อยู่บนพื้น
 

ตอนที่ผมเห็นและถ่ายรูปนั้น ระดับน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมันอยู่ที่ตำแหน่ง (4) เท่านั้น ขดท่อส่วนที่อยู่เหนือขึ้นไปนั้นได้สัมผัสเพียงแค่น้ำหล่อเย็นที่กระเด็นกระดอนจากผนังเข้ามาเท่านั้นเอง (ผลจากแรงดันของน้ำที่ฉีดเข้ามาที่จุด (1) ทำให้น้ำไหลวนและไหลลงมาตามผนัง แทนที่จะไปดึงความร้อนออกที่ตัวขดท่อแก้ว)

แต่คำถามที่น่าสนใจกว่าก็คือ จุด (3) มันอยู่สูงกว่าตำแหน่ง (4) แล้วน้ำนั้นไหลจากตำแหน่ง (4) "ขึ้น" ไปยังจุด (3) ได้อย่างไร ทั้ง ๆ ที่ไม่มีปั๊มช่วยดูด

ปรกติแล้วเวลาทำการทดลองที่มีการใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบนี้ และให้น้ำหล่อเย็นนั้นไหลหล่อเลี้ยงขดท่ออยู่ทางด้านนอก สิ่งสำคัญคือต้องให้น้ำหล่อเย็นนั้นบรรจุเต็มที่ว่างด้านนอก วิธีการปรกติที่ทำกันก็คือให้น้ำเข้าทางด้านล่างและไหลออกทางด้านบน ลองสังเกตดูเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในรูปที่ ๑ นะครับ จะเห็นว่าจุดต่อสายยางน้ำเข้า-ออกนั้นจะอยู่คนละด้านของลำตัว ในกรณีที่จับมันวางในแนวราบ เราก็จะให้จุดต่อน้ำเข้าหันลงล่างและจุดต่อน้ำออกหันขึ้นบน ในกรณีที่วางเฉียงหรือวางในแนวดิ่ง เราก็จะต่อน้ำเข้าที่จุดต่อด้านล่างและให้ไหลออกที่จุดต่อด้านบน วิธีการเช่นนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าด้านนอกขดท่อนั้นจะจมอยู่น้ำหล่อเย็นเสมอ ดังนั้นในกรณีของรูปที่ ๑ ถ้าสลับให้น้ำหล่อเย็นเข้าที่จุด (2) และไหลออกที่จุด (1) แทน มันก็จะทำให้ขดท่อทั้งขดนั้นจมอยู่ในน้ำหล่อเย็นตลอดเวลา ไม่เกิดปัญหาดังในรูป
 

ในกรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบนี้ (ซึ่งก็คล้ายกับชนิดท่อสองชั้น (double-pipe) สำหรับคนที่เรียนเรื่องการออกแบบมาจะทราบว่าถ้าเป็นการไหลแบบสวนทาง (counter current) จะให้ประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนที่ดีกว่าการไหลในทิศทางเดียวกัน (co-current หรือไหลคู่ขนานกัน เช่นกรณีในรูปที่ ๑ คือของเหลวที่ต้องการลดอุณหภูมินั้นไหลจากบนลงล่าง และน้ำหล่อเย็นก็ไหลจากบนลงล่างเช่นกัน) ดังนั้นมันก็ไม่แปลกที่จะพบเห็นการไหลแบบสวนทางเป็นเรื่องปรกติ แต่มันก็มีบางกรณีเหมือนกันที่เราควรต้องออกแบบให้มันไหลคู่ขนานกัน

รูปที่ ๒ ข้างล่างแสดงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสายร้อนและสายเย็นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดท่อสองชั้นที่มีการไหลแบบสวนทางและไหลแบบขนาน (ไหลในทิศทางเดียวกัน) โดยธรรมชาติแล้ว อัตราการถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับผลต่างระหว่างอุณหภูมิของฝั่งร้อนและฝั่งเย็น ถ้าผลต่างดังกล่าวมีค่าสูง อัตราการถ่ายเทความร้อนก็จะสูง ในกรณีของการไหลแบบสวนทางนั้น อุณหภูมิด้านขาออกของสายร้อนนั้นจะสูงกว่าอุณหภูมิด้านขาเข้าของสายเย็นอยู่ระดับหนึ่ง (เช่นประมาณ 10ºC) ถ้าผลต่างอุณหภูมิตรงตำแหน่งนี้กำหนดไว้ต่ำเกินไป จะทำให้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีขนาดใหญ่เกินไป แต่ถ้ากำหนดไว้สูงเกินไปก็จะลดประสิทธิภาพการดึงพลังงานของสายร้อนกลับมาใช้ใหม่ (ในกรณีของการต้องการดึงพลังงานความร้อนกลับมาใช้เพื่อประหยัดพลังงาน) 
  

ในกรณีของการไหลแบบขนานนั้น อุณหภูมิด้านขาออกของสายร้อนและสายเย็นจะลู่เข้าหากัน ดังนั้นถ้าเทียบกับการไหลแบบสวนทางกัน การไหลแบบคู่ขนานจะทำให้อุณหภูมิด้านขาออกของสายร้อนนั้นสูงกว่ากรณีของการไหลแบบสวนทาง แต่จุดเด่นของการไหลแบบคู่ขนานก็คืออุณหภูมิของสายร้อนนั้นจะลดลงอย่างรวดเร็วมากในช่วงแรก ทำให้เหมาะกับระบบที่ต้องการลดอุณหภูมิของสายร้อนให้ลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว (ตัวอย่างงานที่ต้องการลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็วได้แก่การหยุดปฏิกิริยาไม่ให้ดำเนินไปข้างหน้ามากเกินไป)

รูปที่ ๒ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสายร้อนและสายเย็นในกรณีของการไหลแบบ (ซ้าย) สวนทาง และ (ขวา) ขนาน

ในกรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่วางในแนวดิ่งเช่นในรูปที่ ๑ ถ้าให้น้ำหล่อเย็นนั้นเข้าทางด้านล่างและออกทางด้านบน ก็จะไม่มีปัญหาเรื่องขดท่อไม่จมอยู่ในน้ำหล่อเย็น แต่ถ้าต้องการให้น้ำหล่อเย็นเข้าทางด้านบนและออกทางด้านล่าง เราก็สามารถทำให้ขดท่อทั้งขดจมอยู่ในน้ำหล่อเย็นได้ด้วยการยกระดับท่อทางออกนั้นให้สูงอย่างน้อยก็เท่ากับระดับความสูงของท่อขาเข้าด้วยการทำเป็น U-Loop และที่ตำแหน่งบนสุดของ U-Loop ก็ให้มีท่อเปิดออกสู่บรรยากาศ (รูปที่ ๓) เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์ "กาลักน้ำ (syphon)" รายละเอียดเพิ่มเติมของเรื่องนี้สามารถอ่านได้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๖๒ วันเสาร์ที่ ๑๒ มกราคม ๒๕๕๖ เรื่อง "Liquid seal และ water seal ตอนที่ ๒ การรักษาระดับของเหลวและรักษาความดัน"
 

กรณีของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในรูปที่ ๑ ในช่วงแรกที่เปิดน้ำเข้าไป น้ำจะเข้าไปจนท่วมขดท่อไว้ทั้งหมด แต่เมื่อน้ำเริ่มล้นออกทางสายยางที่ตำแหน่ง (3) และไหล "เต็ม" สายยางที่ต่อจากตำแหน่ง (3) ลงไปยังจุดรับน้ำทิ้งที่อยู่ด้านล่าง ก็จะเกิดปรากฏการณ์กาลักน้ำ ทำให้น้ำไหลจากตำแหน่ง (4) ขึ้นไปยังจุด (3) ก่อนไหลลงล่างได้เอง ในกรณีนี้เนื่องจากปลายสายยางบนพื้นอยู่ต่ำกว่าระดับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมาก จึงทำให้อัตราการไหลออกนั้นค่อนข้างสูงจนทำให้น้ำไหลเข้านั้นชดเชยไม่ทัน การแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุด (โดยไม่ต้องทำท่อ vent แบบในรูปที่ ๓) คือไปยกปลายสายด้านปล่อยลงท่อให้สูงขึ้นก็จะทำให้น้ำค้างอยู่เต็มตัวเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนได้เอง

รูปที่ ๓ การป้องกันการเกิดปรากฏการณ์กาลักน้ำใน U-Loop ทำได้ด้วยการมีท่อ vent ที่เปิดออกสู่บรรยากาศดังรูปซ้าย (การที่ปลายท่อ vent มันคว่ำลงก็เพื่อไม่ให้มีน้ำฝนหรือสิ่งสกปรกใด ๆ เข้าไปสะสมในท่อ vent) หรือในกรณีของห้องปฏิบัติการที่ยกตัวอย่างมา ก็ทำได้ด้วยการหาท่อ PVC ท่อใหญ่กว่าสายยางมาสักท่อ จับวางท่อ PVC นั้นวางตั้งแล้วก็เอาปลายสายยางเสียบเข้าให้มันคาอยู่ที่ปากท่อด้านบนดังรูปขวา จะได้ไม่มีปัญหาน้ำตกกระเด็นกระจายไปทั่วพื้น

วันนี้ขอปิดท้ายฉบับนี้ข้อความที่ได้รับจากทาง messenger จากวิศวกรรายหนึ่งที่ทำงานอยู่ที่มาบตาพุด ก็ต้องขอขอบคุณเป็นอย่างยิ่งที่ช่วยส่งกำลังใจมาให้ในการเขียน blog นี้ต่อไปเรื่อย ๆ ครับ

เพิ่มเติม

หลังจากที่ได้นำเรื่องนี้ขึ้น blog แล้วก็มีการทักทายเข้ามาทาง facebook โดยคุณ Loofy Tew (วิศวกรเคมีท่านหนึ่งที่เคยเป็นทั้ง Plant operation engineer และ Technical design engineer) ได้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเข้ามา ทางผมเห็นว่าเป็นข้อมูลที่เป็นประโยชน์ เลยขอนำข้อมูลที่ได้มานำมาเผยแพร่ไว้ที่นี้ เพื่อจะได้เป็นประโยชน์ต่อคนอื่นด้วยครับ (ข้อความสีน้ำเงินในเครื่องหมายคำพูดข้างล่างครับ ผมมีการจัดลำดับบรรทัดนิดนึงและหมายเหตุเพิ่มเติมนิดหน่อย เพื่อให้คนที่กำลังศึกษาอยู่อ่านเข้าใจง่ายขึ้นครับ)

"ผมเพิ่มเติมเรื่อง ประโยชน์ของ Co current design ของ Heat exchange อีกข้อครับ

อย่างแรกเหมือนที่อ.เขียนเลย คือ เหมาะกับระบบที่ต้องการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว เช่น Quenching

ส่วนอย่างที่สอง คือ Material selection

สำหรับ Process ที่อุณหภูมิหลัก 800°C ขึ้นไป material จะแพงแบบก้าวกระโดด ซึ่ง Co-current ช่วยตรงนี้ได้ เพราะ Inlet hot side จะเจอกับ Inlet cold side ซึ่งทำให้ tube metal temp ต่ำกว่าเจอ outlet cold side มาก^(๑)

เมื่อคิดเชิง Economic แล้ว LMTD^(๒) ที่ต่ำลง ทำให้ Required heat transfer area มากขึ้น

แต่ถ้าแลกกับการไม่ต้อง Upgrade material ก็ค่อนข้างคุ้มมาก สำหรับหลายๆ Process ครับ"

หมายเหตุ

(๑) ลองดูในรูปที่ ๒ นะครับ สมมุติว่าอุณหภูมิขาเข้าสายร้อนคือ 400ºC อุณหภูมิขาเข้าสายเย็นคือ 200ºC ถ้าเราให้สองสายนี้สวนทางกัน อุณหภูมิด้านขาออกของสายร้อนจะลดลงเหลือ (สมมุตินะครับ) 220ºC ส่วนอุณหภูมิขาออกของสายเย็นก็จะเป็น (สมมุติเช่นกันนะครับ) 380ºC ดังนั้นอุณหภูมิโลหะด้านที่สายร้อนไหลเข้าและสายเย็นไหลออกนั้นจะอยู่ระหว่าง 400-380ºC แต่ถ้าเป็นการไหลคู่ขนานกัน อุณหภูมิโลหะด้านที่สายร้อนไหลเข้าและสายเย็นไหลเข้าจะอยู่ระหว่าง 200-400ºC ซึ่งแน่นอนว่าจะต่ำกว่า 380ºC

(๒) LMTD ย่อมาจากชื่อเต็ม "Logarithmic mean temperature difference" แต่มักอ่านกันย่อ ๆ ว่า "Log Mean Temperature Difference" เป็นค่าเฉลี่ยผลต่างอุณหภูมิระหว่างฝั่งร้อนและฝั่งเย็น ค่านี้ใช้กันมากในการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โดยที่ LMTD = (ΔT_A - ΔT_B)/ln(ΔT_A/ΔT_B) โดยที่ ΔT_A คือผลต่างอุณหภูมิที่ปลายด้าน A และ ΔT_B คือผลต่างอุณหภูมิที่ปลายข้าง B

อุบัติเหตุจากโครงสร้างวาล์ว (๓) MO Memoir : Thursday 18 January 2561

การทำหน้าที่ของ plug valve ก็คล้ายกลับ ball valve เพียงแต่ plug valve นั้นใช้ตัว plug ที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกที่เรียวสอบลงล่างเล็กน้อย (เพื่อให้ง่ายในการประกอบและการสัมผัสแนบ) การประกอบตัว plug เข้ากับตัววาล์วจึงทำจากทางด้านบน (ด้านที่ตั้งฉากกับทิศทางการไหล) แล้วใช้ชิ้นส่วนที่เรียกว่า top cap กดให้ตัว plug นั้นอยู่ในตำแหน่ง (ตัว valve body มีชิ้นส่วนเดียว - ดูรูปที่ ๑ และ ๒ ประกอบ) ในขณะที่ ball valve นั้นใช้ลูกบอลกลม จึงต้องทำให้ตัว valve body เป็นชิ้นส่วนสองชิ้นประกบเข้าด้วยกันเพื่อที่จะได้ทำการติดตั้งตัว ball ได้ 
  

ใน Memoir ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๘๙ วันอาทิตย์ที่ ๒๔ ธันวาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "อุบัติเหตุจากโครงสร้างวาล์ว" นั้น เรื่องแรกที่เล่าไปคือการอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นระหว่างการถอด gear box ออกจาก plug valve แต่ช่างนั้นขันนอตผิดตัว ทำให้ตัว plug หลุดออกมาจากตัววาล์ว ตามด้วยการรั่วไหลของแก๊ส 
  

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นการเกิดอุบัติเหตุแบบเดียวกัน ต่างกันที่เกิดต่างกันกว่า ๔๐ ปี (สี่สิบปี)

รูปที่ ๑ ภาพตัดขวางโครงสร้างของ plug valve จะเห็นว่าตัว plug จะถูกสอดเข้ามาจากทางด้านบน จากนั้นจึงทำการกดตัว plug ให้อยู่ในตำแหน่งด้วยชิ้นส่วนที่เรียกว่า Top cap แล้วใช้นอต (Top cap fasterners) ขันยึดตัว Top cap เข้ากับ valve body (ภาพจากเอกสารคู่มือการติดตั้ง ใช้งาน และซ่อมบำรุง ของบริษัท Flowserve)
 

เนื้อหาที่นำมาเล่าในวันนี้มาจากเอกสาร Safety Bulletin เรื่อง Key Lessons from the ExxpnMobil Baton Rouge Refinery Isobutan Release and Fire ที่จัดทำและเผยแพร่โดย U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board (หรือย่อว่า CSB) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดที่โรงกลั่นน้ำมัน Baton Rouge refinery ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อวันที่ ๒๒ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๑๖ (พ.ศ. ๒๕๕๙) ที่เกิดการรั่วไหลของไอโซบิวเทน (Isobutane H₃C-CH(CH₃)-CH₃) จาก plug valve ที่เกิดจากการที่ผู้ปฏิบัติงานนั้นต้องการถอด gear box ออก แต่ขันนอตผิดตัว ทำให้ตัว plug หลุดออกจากวาล์ว ตามด้วยการรั่วไหลของไอโซบิวเทนก่อนเกิดการจุดระเบิด (สามรถดาวน์โหลดเอกสารนี้และดูคลิปวิดิโอจำลองเหตุการณ์ได้ที่ www.csb.gov เลือกหัวข้อ Investigations แล้วเลือกหัวข้อย่อย Completed investigation)

รูปที่ ๒ ภาพตัดขวางอีกมุมหนึ่งของโครงสร้าง plug valve (ภาพจากเอกสารคู่มือการติดตั้ง ใช้งาน และซ่อมบำรุง ของบริษัท Flowserve ที่เลือกภาพจากบริษัทนี้เพราะมีการกล่าวถึงอยู่ในเอกสารของ CSBที่เล่าเรื่องเหตุการณ์นี้) หมายเลข 1 คือนอตที่ใช้ยึด top cap หมายเลข 2 คือตัว top cap หมายเลข 3 คือส่วนหัวของ plug ที่สามารถใช้ประแจจับเพื่อหมุนหรือใช้ gear box สวมเพื่อหมุนเปิด-ปิด

เหตุการณ์เริ่มจากการที่ผู้ปฏิบัติงานนั้นต้องการเดินเครื่องปั๊มไอโซบิวเทนสำรองแทนตัวหลัก ในการนี้จึงต้องมีการเปิดวาล์วด้านขาเข้าปั๊มตัวสำรอง วาล์วตัวนี้เป็น plug valve ที่ใช้ gear box หมุนปิด-เปิด จากการหมุน hand wheel ของ gear box พบว่าสามารถหมุน hand wheel ได้ แต่ตัว plug ไม่หมุนตาม ผู้ปฏิบัติงานจึงสรุปว่า gear box มีปัญหา เลยทำการถอด gear box ออกเพื่อที่จะใช้ประแจจับที่ส่วนหัวของตัว plug (ที่โผล่ออกมานอกตัววาล์วข้างบน - ดูรูปที่ ๒) โดยหลังจากที่ถอดนอตออกมาหมดแล้วและเคลื่อนย้าย gear box ออกไปแล้ว ก็ยังไม่มีปัญหาอะไร แต่เมื่อใช้ประแจขันบิดตัว plug ตัว plug ก็หลุดจากวาล์วทันที ทำให้เกิดการรั่วไหลของไอโซบิวเทน และตามด้วยการระเบิดในอีก ๓๐ วินาทีต่อมา

รูปที่ ๓ ภาพด้านขวาคือวิธีการถอด gear box ออกจากวาล์วที่ถูกต้องสำหรับวาล์วตัวที่เกิดอุบัติเหตุ แต่ผู้ปฏิบัติงานไปถอดนอตตามรูปด้านซ้าย (รูปจากเอกสารเผยแพร่ของ CSB)

รูปที่ ๔ ในหน้าถัดไปเป็นรูปแบบการติดตั้ง support bracket สำหรับติดตั้ง gear box โดยรูปซ้ายนั้นเป็นแบบเก่าที่เปิดโอกาสให้ทำผิดพลาดได้ด้วยการไปถอดนอตตัวที่ยึด support bracket เข้ากับตัววาล์ว (ดังรูปที่ ๓ ซ้าย) แทนที่จะถอดนอตตัวที่ยึด gear box เข้ากับ support bracket (ดังรูปที่ ๓ ขวา) ส่วนรูปซ้ายนั้นเป็นรูปแบบที่ได้รับการปรับปรุงแก้ไขแล้ว คือย้ายตำแหน่งติดตั้ง support bracket ไปที่หน้าแปลนของตัววาล์วแทน

รูปที่ ๔ วิธีการการติดตั้ง gear box รูปขวาเป็นแบบที่ผ่านการปรับปรุงแก้ไขโดยทำการยึด support bracket (ที่เป็นที่ติดตั้งตัว gear box) เข้าที่หน้าแปลนของ valve body ดังนั้นการถอด support bracket จะไม่ไปยุ่งอะไรกับตัว top cap ส่วนรูปซ้ายเป็นแบบเก่า (ที่ทำให้เกิดอุบัติเหตุ) ที่ใช้นอตที่เป็นตัวยึด top cap เข้ากับ valve body (ที่ในรูปเขียนว่า pressure retaining bolts) นั้นเป็นตัวยึด support bracket เอาไว้ด้วย ในกรณีนี้การถอด gear box ต้องไปถอดนอตสองตัวที่อยู่ข้างบน (ที่ลูกศรเส้นประสีแดงชี้) ซึ่งจะไม่เกิดปัญหาอะไร แต่ถ้ามาถอด pressure retaining bolts จะทำให้ทั้ง top cap และตัว plug หลุดออกมาเนื่องจากความดันภายในท่อได้ (รูปจากเอกสารเผยแพร่ของ CSB)

ที่น่าสนใจก็คือการสอบสวนพบว่า plug valve ที่ใช้อยู่ในโรงงานนั้น 97% เป็นแบบรูปที่ ๔ ทางด้านซ้าย (คือได้รับการปรับปรุงแก้ไขแล้ว) มีเพียง 3% เท่านั้นที่ยังคงเป็นแบบรูปที่ ๔ ทางด้านขวา (คือมีความเสี่ยงที่จะทำให้เกิดอุบัติเหตุได้) และทางบริษัทผู้ผลิตวาล์วที่จัดจำหน่ายให้กับโรงงานแห่งนี้ (รวมทั้งวาล์วตัวที่เกิดอุบัติเหตุ) ก็ได้ทำการปรับปรุงการออกแบบวาล์วที่ผลิตขึ้นมาใหม่โดยย้ายรูสำหรับติดตั้ง support bracket ไปไว้ที่หน้าแปลน (ดังตัวอย่างในรูปที่ ๕) ตั้งแต่ปีค.ศ. ๑๙๘๔ หรือ ๓๒ ปีก่อนหน้าที่จะเกิดอุบัติเหตุที่โรงงานแห่งนี้ 
  

เหตุการณ์นี้แสดงให้เห็นการตกค้างของอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นตามการออกแบบดั้งเดิมที่ยังคงใช้งานอยู่ในโรงงาน ที่ต่อมาพบว่าเปิดโอกาสให้ทำผิดพลาดได้ และก็ได้รับการแก้ไขปรับปรุงไปแล้ว แต่ของเดิมที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขปรับปรุงก็ยังคงมีตกค้างในระบบ แม้ว่าเวลาจะผ่านมากว่า ๓๐ ปีแล้วก็ตาม ถ้าใครอยากทราบรายละเอียดมากกว่านี้ก็ขอแนะนำให้ไปดาวน์โหลดเอกสารของ CSB ดังกล่าวตาม URL ที่ได้ให้ไว้ (หรือดูคลิปวิดิโอประกอบด้วยก็ดีครับ แต่เป็นภาษาอังกฤษนะ)

แม้เวลาจะแตกต่างกันกว่า ๔๐ ปี แต่อุบัติเหตุรูปแบบเดิม ๆ ก็ยังสามารถเกิดซ้ำได้ ดังนั้นการศึกษาสิ่งที่เคยเกิดขึ้นในอดีตจึงเป็นเรื่องสำคัญเพื่อที่จะได้ไม่ทำผิดพลาดซ้ำอีก แม้ว่าเรื่องนั้นจะเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นมานานหลายสิบปีแล้วก็ตาม การเผยแพร่ความผิดพลาดที่เคยเกิดขึ้น เพื่อไม่ให้ผู้อื่นกระทำผิดเช่นเดียวกันอีก จึงเป็นเรื่องสำคัญที่ควรพึงกระทำ

รูปที่ ๕ plug valve ที่ได้รับการปรับปรุงแก้ไข โดยทำรูสำหรับยึด support bracket ของ gear box ไว้ที่หน้าแปลน (ตรงลูกศรสีเหลืองชี้) (รูปจากเอกสารเผยแพร่ของ CSB) ที่วงกลมสีแดงไว้ในรูปด้านซ้ายคือ pressure retaining bolts ที่ถ้าถอดนอตเหล่านี้ก็จะทำให้ถอดตัว plug ออกมาได้ (รูปจากเอกสารเผยแพร่ของ CSB)

รูปที่ ๖ ภาพจากกล้องวงจรปิดลำดับเหตุการณ์การเกิดระเบิด จะเห็นว่าในเวลาเพียง ๒๐ วินาทีเศษ แก๊สสามารถกระจายตัวออกไปได้เป็นบริเวณกว้างจนไปพบแหล่งจุดระเบิดที่อยู่ห่างออกไป (ที่มุมล่างขวาของภาพที่เวลา ๒๗ วินาที จะเห็นเป็นสีเหลือง แสดงว่ามีการลุกไหม้เกิดขึ้นแล้ว) (รูปจากเอกสารเผยแพร่ของ CSB)

กระดืบ กระดืบ บนโครงหลังคา MO Memoir : Wednesday 17 January 2561

อาคารตึกทำงานหลังเก่ามันมีปัญหาเรื่องโครงสร้างหลังคา คือฝนตกแล้วน้ำฝนระบายไม่ได้ ทำให้น้ำล้นทะลักตรงช่องว่างระหว่างแผ่นกระเบื้องมุงหลังคากับคาน (เอาไว้วันหลังจะมาอธิบายว่าทำไมโครงสร้างมันถึงมีปัญหา) ทางหน่วยงานก็เลยแก้ปัญหาด้วยการสร้างหลังคาใหม่ขึ้นมาครอบทับหลังคาเดิม วิธีการของเขาก็คือใช้โครงเหล็กทำโครงหลังคาใหม่ ชิ้นส่วนคานชิ้นใหญ่ที่เป็นโครงหลักก็ทำการเชื่อมเหล็กกันข้างล่างก่อน ก่อนที่จะใช้รถเครนยกขึ้นไปประกอบบนดาดฟ้า จากนั้นจึงค่อยไปทำการเชื่อมต่อชิ้นส่วนย่อยบนดาดฟ้าอีกที ระดับหลังคาใหม่ก็อยู่สูงจากระดับหลังคาเดิมราว ๆ สองเมตรได้ เหตุที่มันต้องยกสูงก็เพราะต้องให้สูงเหนือขอบผนังชั้นดาดฟ้าเพื่อให้น้ำฝนไม่ไหลลงชั้นดาดฟ้า และเพื่อให้สูงกว่าปากปล่องระบายแก๊สจากตู้ควันของห้องปฏิบัติการต่าง ๆ
 

บ่ายวันวานขณะยืนดูคนงานกำลังทำงานจากดาดฟ้าตึกข้าง ๆ ก็เห็นช่างเชื่อมที่ทำหน้าที่เชื่อมโครงย่อยต่อเข้ากับโครงเหล็กหลัก และก็มีช่างทาสีที่ทำหน้าที่ขัดทำความสะอาดรอยเชื่อมด้วยการขัดรอยไหม้ออก (เกิดจากสีเดิมที่ได้รับความร้อนจากการเชื่อม) และทาสีใหม่ทับลงไป ช่างทาสีก็คือคงเสื้อม่วงในรูปที่ ๑ ข้างล่างนั่นแหละครับ เห็นท่าเขาในรูปแล้วพอจะบอกได้ไหมครับว่าเขากำลังทำอะไรอยู่

รูปที่ ๑ ลองเดาดูก่อนไหมครับว่า คนงานที่สวมเสื้อสีม่วง (ช่างทาสี) นั้นกำลังทำอะไรอยู่ อีกคนที่อยู่ในรูปนั้นคือช่างเชื่อม ที่ทำหน้าที่เชื่อมโครงเหล็กเส้น
 

ตอนแรกช่างทาสีเขานั่งทำงานอยู่ที่ตำแหน่ง (1) (ดูรูปที่ ๒) พอเสร็จงานตรงนั้นเขาก็จะย้ายไปทำงานตรงตำแหน่งรอยเชื่อมใหม่ตรงที่ช่างเชื่อมนั่งอยู่ วิธีการเคลื่อนย้ายของเขาก็คือค่อย ๆ ไต่จากตำแหน่ง (1) ไปยังตำแหน่ง (2) ก่อน ตรงนี้คานมันใหญ่หน่อย ไต่ไปได้สบาย แต่จากตำแหน่ง (2) มายังตำแหน่งที่ช่างเชื่อมอยู่คานมันมีขนาดเล็ก มันไต่ไม่ได้ เขาก็เลยต้องใช้วิธีตามที่เห็นในรูปนั่นแหละครับ คือเอาขายันไว้ที่คานตัวล่าง และแขนยันไว้ที่คานตัวบน แล้วค่อย ๆ ไต่จากตำแหน่ง (2) มาทางขวามายังช่างเชื่อม

ในที่นี้ผมขอเรียกท่อนเหล็ก I-beam ตัวใหญ่ที่วางอยู่บนเสาเหล็กนั้นที่ทำหน้าที่เป็น "จันทัน" (ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า rafter") ว่าเป็นคานตัวใหญ่ และท่อนเหล็กรูปตัว C ที่วางพาดระหว่างจันทันว่าคานตัวเล็กแทนคำว่า "แป" (ที่ภาษาอังกฤษใช้คำว่า purlin)" นะครับ ด้วยเกรงว่าถ้าใช้คำว่า "จันทัน" กับ "แป" จะทำให้คนที่ไม่ได้ทำงานโยธาไม่รู้จัก

กระเบื้องหลังคาที่อยู่ข้างล่างมันรับน้ำหนักไม่ได้ จะไปตั้งนั่งร้านหรือวางบันไดพาดก็คงไม่ได้ ทั้งช่างเชื่อมช่างทาสีก็เลยต้องจำเป็นต้องเล่นกายกรรม ตรงตำแหน่งที่ไม่มีคานตัวใหญ่ก็ต้องใช้วิธีเอาเหล็กรูปตัว C อีกท่อนไปวางพาด เพื่อที่จะให้มีพื้นที่พอนั่งทำงานได้ นี่แหละครับชีวิตการทำงานของแรงงานก่อสร้างในบ้านเรา

รูปที่ ๒ ตอนแรกเขานั้นทาสีอยู่ที่ตำแหน่ง 1 จากนั้นก็ค่อย ๆ ไต่ตามคานมายังตำแหน่ง 2 แล้วค่อยย้ายมายังตำแหน่งที่ช่างเชื่อมอยู่ (ตามลูกศร) ด้วยวิธีการที่เห็นในภาพนั่นแหละครับ

ส่วนรูปที่ ๓ ที่อยู่ในหน้าถัดไปก็เป็นการทำงานของช่างทาสีอีกคนหนึ่งที่ทำงานในช่วงเวลาเดียวกัน แต่อยู่ที่อีกฟากหนึ่งของโครงหลังคาตรงบริเวณขอบอาคาร
 

ในหลายประเทศนั้น ไม่เพียงแต่นายจ้างต้องจัดให้มีอุปกรณ์ความปลอดภัยส่วนบุคคลให้เหมาะสมกับการปฏิบัติงาน แต่นายจ้างยังต้องมีการ "บังคับ" ให้ใช้และมีการตรวจสอบว่ามีการใช้อุปกรณ์ความปลอดภัยเหล่านั้นจริงด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดอันตรายแก่ผู้ปฏิบัติงาน

รูปที่ ๓ อีกรายหนึ่งที่นั่งทาสีรอยเชื่อมอยู่ที่อีกฟากหนึ่งของโครงหลังคาที่อยู่ตรงขอบอาคาร จากรูปนี้พอจะเดาออกไหมครับ ว่าการทำงานในสถานที่เช่นนี้ในภาพนี้มันไม่มีอะไรทั้ง ๆ ที่มันควรจะต้องมี