Luchtwervelingen in en langs brandweerpakken en speciale militaire tenues bepalen in grote mate hoelang de kleding beschermt tegen chemische stoffen. Door Delftse berekeningen liggen betere pakken in het verschiet.
Share
Hoe lang kunnen brandweermannen en militairen rondlopen in een rampgebied omgeven door chemische stoffen? Het is een van de belangrijkste vragen die deskundigen gespecialiseerd in beschermende kleding bezighoudt. Onderzoeker ir. Michal Sobera van technische natuurkunde heeft extra inzicht verschaft in de werking van de pakken. Inzicht dat cruciaal is om betere kleding te maken. Deze week promoveerde hij. Het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse leger, het US Army Soldier Systems Center, volgt zijn bevindingen op de voet.
In samenwerking met TNO Defensie en Veiligheid en het US Army Soldier Systems Center onderzocht Sobera de luchtstromingen in en rondom de pakken. Hij deed dit door middel van computermodellering. Tot nu toe was er nog weinig bekend over de luchtstromingen tussen de vezels van de pakken en tussen de kleding en het lichaam. De wijze waarop lucht door pakken heen stroomt wordt beïnvloed door wervelingen rondom de persoon en drukverschillen tussen het pak en de huid, én is afhankelijk van de structuur van de vezels. Sobera bracht al deze factoren in kaart en bekeek hoe ze elkaar beïnvloeden.
“Het is een misverstand om te denken dat pakken helemaal water- of luchtdicht zijn”, zegt Sobera. ‘Ze moeten doorlaatbaar zijn om lichaamswarmte af te kunnen voeren. Een brandweerman in een geheel gesloten pak zou al snel onder de hitte bezwijken, met of zonder vuur om hem heen. Er moet altijd een afweging gemaakt worden tussen de doorlaatbaarheid en de beschermende werking.”
De beschermende werking van de pakken zit hem in kleine koolstofdeeltjes verwerkt tussen de vezels. Chemische of biologische deeltjes plakken aan de stukjes koolstof. Het pak werkt hierdoor als een soort spons. Het is doordrenkt met vuil, maar de persoon erin heeft geen last. Maar de kleding blijft niet eindeloos beschermen. Op een gegeven moment zijn de koolstofdeeltjes op bepaalde plaatsen verzadigd. Waar dit als eerste gebeurt is afhankelijk van de luchtstroming.
Voor zijn berekeningen maakte Sobera een virtueel lichaamsdeel, bestaande uit een dichte cilinder met daaromheen een holle buis. “Het is vergelijkbaar met een in een pak gestoken arm of een been. We hebben deze ook in het echt nagemaakt en getest in een watertunnel om de computergegevens te valideren. Maar het overgrote deel van het werk is met het computermodel gedaan.”
De Delftenaar is er in geslaagd voor verschillende situaties te berekenen na hoeveel tijd de beschermende werking van de koolstoflaag afneemt. Het model is nog vrij simplistisch, maar volgens hem is het rekenen aan een compleet realistisch model binnen enkele jaren mogelijk.
Hoe lang kunnen brandweermannen en militairen rondlopen in een rampgebied omgeven door chemische stoffen? Het is een van de belangrijkste vragen die deskundigen gespecialiseerd in beschermende kleding bezighoudt. Onderzoeker ir. Michal Sobera van technische natuurkunde heeft extra inzicht verschaft in de werking van de pakken. Inzicht dat cruciaal is om betere kleding te maken. Deze week promoveerde hij. Het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse leger, het US Army Soldier Systems Center, volgt zijn bevindingen op de voet.
In samenwerking met TNO Defensie en Veiligheid en het US Army Soldier Systems Center onderzocht Sobera de luchtstromingen in en rondom de pakken. Hij deed dit door middel van computermodellering. Tot nu toe was er nog weinig bekend over de luchtstromingen tussen de vezels van de pakken en tussen de kleding en het lichaam. De wijze waarop lucht door pakken heen stroomt wordt beïnvloed door wervelingen rondom de persoon en drukverschillen tussen het pak en de huid, én is afhankelijk van de structuur van de vezels. Sobera bracht al deze factoren in kaart en bekeek hoe ze elkaar beïnvloeden.
“Het is een misverstand om te denken dat pakken helemaal water- of luchtdicht zijn”, zegt Sobera. ‘Ze moeten doorlaatbaar zijn om lichaamswarmte af te kunnen voeren. Een brandweerman in een geheel gesloten pak zou al snel onder de hitte bezwijken, met of zonder vuur om hem heen. Er moet altijd een afweging gemaakt worden tussen de doorlaatbaarheid en de beschermende werking.”
De beschermende werking van de pakken zit hem in kleine koolstofdeeltjes verwerkt tussen de vezels. Chemische of biologische deeltjes plakken aan de stukjes koolstof. Het pak werkt hierdoor als een soort spons. Het is doordrenkt met vuil, maar de persoon erin heeft geen last. Maar de kleding blijft niet eindeloos beschermen. Op een gegeven moment zijn de koolstofdeeltjes op bepaalde plaatsen verzadigd. Waar dit als eerste gebeurt is afhankelijk van de luchtstroming.
Voor zijn berekeningen maakte Sobera een virtueel lichaamsdeel, bestaande uit een dichte cilinder met daaromheen een holle buis. “Het is vergelijkbaar met een in een pak gestoken arm of een been. We hebben deze ook in het echt nagemaakt en getest in een watertunnel om de computergegevens te valideren. Maar het overgrote deel van het werk is met het computermodel gedaan.”
De Delftenaar is er in geslaagd voor verschillende situaties te berekenen na hoeveel tijd de beschermende werking van de koolstoflaag afneemt. Het model is nog vrij simplistisch, maar volgens hem is het rekenen aan een compleet realistisch model binnen enkele jaren mogelijk.
Comments are closed.