เปลี่ยนลมยางเป็นไนโตรเจนดีหรือไม่ (Nitrogen Versus Compressed Air of tire inflation pressure)

ในช่วงเทศกาลสงกรานต์หรือวันหยุดยาวใดๆ การเดินทางและการใช้รถใช้ถนนจะเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก หนึ่งในกฏความปลอดภัยในการเดินทางคือ การตรวจสอบความดันลมยาง (Inflation pressure) และควบคุมความดันลมยางให้อยู่ในเกณฑ์มาตรฐานตามข้อกำหนด โดยในปัจจุบันผู้ขับขี่นิยมไนโตรเจนแทนลมยางปกติในล้อยาง ซึ่งว่ากันว่ามีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีความไม่สะดวกหลายประการเช่นกัน ในบทความนี้จะขอกล่าวถึงเรื่องความดันลมยางและรายละเอียดของไนโตรเจนและลมยางปกติกันครับ โดยก่อนอื่นจะขอเกริ่นนำเรื่องการตรวจสอบความดันลมยางกันก่อนครับ โดยปกติแล้วล้อยางมีการรั่วของความดันอยู่แล้วโดยความดันจะลดลงประมาณ 1 psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) ในระยะเวลา 1 เดือน ดังนั้นท่านผู้ใช้รถควรจะตรวจสอบความดันลมล้อยาง (รวมถึงของล้อยางอะไหล่) เดือนละครั้ง หรือก่อนจะเดินทางระยะไกล เนื่องจากเราทราบกันดีว่า ความดันลมยางที่ต่ำกว่ามาตรฐานส่งผลต่ออายุการใช้งานของล้อยางและการสิ้นเปลืองน้ำมันโดยตรง โดยวิธีการตรวจสอบความดันลมยางสามารถทำได้ดังนี้

1. จัดเตรียมเกจวัดความดันแบบกด (Trusted pressure gauge)
2. ตรวจสอบว่าล้อยางของท่านอยู่ในภาวะ "เย็น" คือ ก่อนที่ท่านจะขับขี่รถ เช่น ตอนเช้าก่อนใช้งาน หรือหลังจากขับรถมาจอดเป็นเวลาไม่น้อยกว่า 3 ชม
3. สอดเกจวัดความดันลมไปที่วาล์ว(จุกลม)ของล้อยาง  เกจจะดันตัวออกและแสดงตัวเลขความดันที่วัดได้ เมื่อท่านได้ยินเสียงลมออกจากจุกลม แสดงว่า ลมกำลังรั่วออกจากล้อยาง การรั่วของลมผ่านจุกลมขณะวัดความดันลมยางจะไม่มีผลต่อความดันลมยาง เว้นแต่ท่านจะกดแช่เกจวัดความดันเป็นเวลานานเกินไป
4. ให้ท่านเปรียบเทียบความดันลมยางที่ท่านอ่านได้จากเกจวัดความดันลมยางกับขนาดความดันลมยางที่ติดไว้ที่ด้านข้างประตูคนขับหรือในคู่มือการใช้รถยนต์ ห้ามไปเปรียบเทียบกับความดันลมยางที่แสดงที่แก้มยาง เนื่องจากตัวเลขดังกล่าวแสดงถึงความดันลมยางสูงสุดที่ล้อยางจะรับได้
5. หากค่าความดันลมยางที่อ่านได้สูงกว่าที่กำหนดก็ให้เอาลมยางออกจนได้เท่ากับที่กำหนด หรือ หากค่าความดันลมยางที่อ่านได้ต่ำกว่าที่กำหนดก็ให้เติมลมยางจนความดันเท่ากับที่กำหนด แต่สำหรับผมเองจะเติมสูงกว่าที่กำหนดไว้ 2 psi เพราะผมเน้นประหยัดน้ำมันครับ

มาถึงการเลือกใช้ลมยางระหว่างเติมไนโตรเจนและเติมลมปกติ (Nitrogen Versus Compressed Air)  ล้อยางส่วนใหญ่จะถูกเติมด้วยลมยางปกติ แต่ในปัจจุบันเริ่มมีผู้ค้าหรือศูนย์บริการต่างๆที่ให้บริการเติมไนโตรเจนแทนลมยางปกติให้กับลูกค้า โดยจริงๆแล้ว ไนโตรเจนที่ใช้ในปัจจุบัน เกิดจากการกำจัดออกซิเจนออกไปจากลมยางปกติทำให้ไม่มีความชื้นในลมยางที่เติม (ในลมยางปกติมีไนโตรเจนประมาณ 79% ออกซิเจนประมาณ 21%) ดังนั้นจึงทำให้มีการรั่วไหลของอากาศออกจากล้อยางได้น้อยมากทำให้สามารถคงรักษาความดันลมยางได้เป็นเวลานานกว่าลมยางปกติ แต่อย่างไรก็ตามยังมีสาเหตุของการรั่วไหลของความดันล้อยางได้อีกเช่น ผิวสัมผัวระหว่างล้อยางกับกระทะ รอยต่อของวาวล์หรือจุกลม เป็นต้น ซึ่งเป็นเหตุให้ความดันลมยางในล้อยางลดลงได้อีกไม่ว่าจะเติมด้วยลมยางปกติหรือเติมด้วยไนโตรเจน 

สิ่งที่เป็นประเด็นคำถามอีกประการหนึ่งคือ เติมไนโตรเจนแล้วเกิดเผลอไปเติมลมปกติ จะเป็นอย่างไร คำตอบคือ ไนโตรเจนและลมยางปกติมันสามารถผสมกันได้ ไม่มีปัญหาประการใด ผู้ผลิตล้อยางต่างๆก็ได้ออกแบบล้อยางมาให้ใช้ได้ทั้งลมปกติหรือเติมไนโตรเจน โดยสิ่งสำคัญที่สุดคือ ผู้ใช้รถต้องเติมลมยางให้ได้ความดันลมยางตามที่กำหนดไว้ในคู่มือหรือข้างประตูคนขับมากกว่าครับ

สุดท้ายหากท่านจะเติมไนโตรเจน แน่นอนท่านมีค่าใช้จ่ายในการเติมไนโตรเจนอยู่แล้ว ดังนั้นสิ่งที่ต้องพิจารณาคือ คุณภาพของไนโตรเจนที่เติม จะต้องเป็นไนโตรเจนที่บริสุทธิ์ปราศจากออกซิเจนหรือมีออกซิเจนน้อยที่สุด เพื่อให้คุ้มค่ากับค่าใช้จ่ายที่เสียไป เพราะบางครั้งท่านอาจจะเจอตู้เติมไนโตรเจนที่ประสิทธิภาพต่ำ จนเหมือนท่านผู้ใช้กำลังเติมลมยางปกติครับ

สรุปอีกครั้งนะครับ สำหรับล้อยางรถยนต์ทั่วไปหรือรถบรรทุก สิง่สำคัญไม่ใช่อยู่ที่จะเติมไนโตรเจนหรือลมยางปกติ แต่อยู่ที่ความดันลมยางจะต้องอยู่เกณฑ์มาตรฐาน ไนโตรเจนอาจจะมีข้อดีตรงที่สามารถรักษาความดันลมยางได้เป็นเวลายาวนานกว่า  ทำให้ไม่ต้องเสียเวลาตรวจสอบความดันล้อยาง โดยเฉพาะคุณสภาพสตรีทั้งหลายครับ แต่อย่างไรเสีย หากท่านไปเลือกใช้บริการตู้เติมไนโตรเจนที่ไม่มีประสิทธิภาพท่านก็จะได้ไนโตรเจนที่มีสมบัติคล้ายๆลมยางปกติอยู่ภายในล้อยางของท่านเท่านั้นเองครับ

บทความที่เกี่ยวข้อง
ระบบแสดงค่าความดันลมยาง (TPMS)

การควบคุมแรงดันลมยาง (inflation pressure) ด้วยระบบ RFID

มีโอกาสดูโทรทัศน์ช่องหนึ่งในวันอาทิตย์ เห็นเป็นเรื่องน่าสนใจทางวิศวกรรม จึงขอนำมาเล่าให้ฟังครับ เรื่องมีอยู่ว่า เจ้าของกิจการรถบรรทุกสิบล้อ ได้นำระบบ RFID เข้ามาใช้ในการควบคุมการเติมลมยางให้ได้แรงดันลม(inflation pressure) ที่เหมาะสม โดยปัญหาที่พบในปัจจุบัน คือคนขับรถนิยมเติมลมยางให้มีแรงดันภายในล้อยางสูง เพื่อช่วยให้ประหยัดน้ำมันได้มากในขณะขับขี่ แต่ผลที่ตามมาคือความเสียหายของหน้ายางจะเกิดขึ้นเร็วทำให้มีค่าใช้จ่ายในการปรับเปลี่ยนล้อยางเป็นจำนวนมาก รวมถึงความสามารถในการยึดเกาะถนนของล้อยางที่แย่ลง การดูดซับพลังงานทำได้แย่ลงทำให้การขับขี่ไม่นุ่มนวล  เจ้าของกิจการรถบรรทุกคนนี้จึงได้นำ Tag RFID ติดกับรถบรรทุกในแต่ละคัน โดยมีข้อมูลแรงดันลมยางของล้อยางแต่ละตำแหน่งในรถแต่ละคันไว้ใน RFID เมื่อพนักงานขับรถนำรถเข้าเติมลมยาง ก่อนอื่นจะต้องให้เครื่องเติมลมยางซึ่งได้นำเอาระบบ RFIDเข้ามาติดตั้งเพิ่มด้วย อ่านข้อมูลจาก Tag RFID จากรถที่ต้องการเติมลมยางก่อน จากนั้นระบบจะทำการแจ้งขนาดของแรงดันลมยางที่ต้องเติมให้แก่ผู้เติมลม และจะหยุดการจ่ายลมยางเมื่อแรงดันภายในล้อยางมีค่าเท่ากับที่กำหนด วิธีการดังกล่าวช่วยยืดอายุการใช้งานของล้อยาง รวมถึงระบบช่วงล่างของรถบรรทุก ก็เป็นตัวอย่างการประยุกต์ความรู้ทางด้าน IT และวิศวกรรมเพื่อให้เกิดประโยชน์กับกิจการของตน หากจำไม่ผิด ผู้คิดค้นระบบนี้ได้รับรางวัลนวัตรกรรมดีเด่นนะครับ

ปล ระบบ RFID เป็นที่นิยมอย่างมากในปัจจุบันครับ

บทความที่เกี่ยวข้อง
ระบบแสดงค่าความดันลมยางแบบ real time (TPMS)

รายการตรวจสอบถังความดัน (pressure vessel)

ถังความดันเป็น mechanical part ประเภทหนึ่งที่คุ้นเคยและใกล้ชิดกันในชีวิตประจำวัน รถยนต์ติดก๊าซ LPG , NGV ถังก๊าซหุงต้ม หรือหม้อไอน้ำในโรงงานเพื่อเป็นแหล่งพลังงานในการผลิต ปัจจัยที่ผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาคือ ความหนาของถังความดันจะต้องมีขนาดที่สามารถรับความดันภายในถังได้เป็นอย่างดี และในสภาพความจริง ถังความดันมีการผุกร่อนไปตามอายุการใช้งาน ดังนั้น การตรวจสอบความหนาของถังความดันก็เป็นข้อกำหนดหนึ่ง เพื่อความมั่นใจในการใช้งาน ขณะเดียวกัน การถูกกระแทกการเสียรูปของถังความดันจะทำให้ถังความดันมีความแข็งแรงลดลง ดังนั้นในการใช้งานถังความดันจึงต้องตรวจสอบความผิดปกติของถังความดัน โดยการตรวจสอบความหนาของถังความดันจะใช้ Ultrasonic method ในการตรวจสอบ ขณะเดียวกันก็ต้องตรวจสอบรอยรั่วของถังความดันตามข้อกำหนดของกรมโรงงานด้วย ซึ่งวิธีที่นิยมตรวจสอบคือ Hydrostatic Test ครับ สำหรับความเค้นในแนวรอบวงจะเท่ากับ P*r/t 
ซึ่งจะพบว่า ความเค้นภายในถังความดัน จะขึ้นอยู่กับ ความดันใช้งาน (P) และความหนาของถัง (t)  ดังนั้นข้อสรุปการตรวจสอบรายการถังความดันมี 2 หัวข้อครับคือ
1. ความหนาของถังต้องไม่ต่ำกว่าความหนาวิกฤต สิ่งที่ต้องทราบคือ ความดันใช้งานของถัง วัสดุที่ใช้สร้างถังความดัน และตรวจสอบความหนาด้วยวิธี Ultrasonic
2. การตรวจสอบหาการรั่วของถังตาม Nozzle ต่างๆ นิยมใช้การทดสอบแบบ Hydrostatic Test

และสุดท้ายอย่าลืมขอคู่มือการออกแบบจากผู้ผลิตถังความดันด้วยนะครับ

การ dot เวกเตอร์โดยใช้ excel (Vector dot product by excel )

ปริมาณเวกเตอร์เป็นปริมาณที่ประกอบไปด้วยขนาดและทิศทาง เราจะพบปริมาณในทางวิศวกรรมมากมายเช่น แรง ความเร็ว ความเร่ง ฟลั๊กความร้อน เป็นต้น โดยทั่วไปเราจะเขียนปริมาณเวกเตอร์ในรูปขององค์ประกอบในทิศทางอ้างอิงต่างๆ เช่น ระบบพิกัดฉาก ระบบพิกัดทรงกระบอก เป็นต้น เวกเตอร์ในระบบพิกัดฉากได้ดังนี้
A = xi + yj + zk
เมื่อ x เป็นองค์ประกอบในแกน x
y เป็นองค์ประกอบในแกน y
z เป็นองค์ประกอบในแกน z
i,j,k เป็นเวกเตอร์หนึ่งหน่วยในแนวแกน x , y และ z ตามลำดับ

Dot Product เป็นการดำเนินการระหว่างเวกเตอร์ประเภทหนึ่งซึ่งผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นปริมาณสเกลาร์
A*B ความหมายทางกายภาพจะหมายถึงการหาองค์ประกอบของเวกเตอร์ A บนเวกเตอร์ B

นิยามของ Dot product

 

ภาพที่ 1 ความหมายทางกายภาพของ A*B

Vector Dot Product ของเวกเตอร์ในระบบพิกัดฉาก

A*B = (Ax i + Ay j + Az k) * (Bx i + By j + Bz k)

จากนิยามของการ dot vector จะได้ว่า
A*B = Ax Bx + Ay By + Az Bz

ซึ่งสามารถคำนวณโดยใช้สูตร excel : Sumproduct ดังแสดงในภาพที่ 2

พิจารณานิยามของเวกเตอร์ dot product เราสามารถหาขนาดของเวกเตอร์ Aได้จาก 

ภาพที่ 2 การใช้ excel คำนวณ vector dot product 

จากบทความแม้ว่ากระบวนการทำ Dot product จะไม่ยากนัก แต่การใช้ excel ช่วยคำนวณก็จะเพิ่มความรวดเร็วและความถูกต้องของผลลัพธ์ต่อไปครับ หวังว่าจะเป็นเครื่องมือให้กับวิศวกรออกแบบต่อไปครับ