Wat is een waterpas? Geschiedenis, typen en hoe ze werken
Een waterpas is een gereedschap dat een klein luchtbelletje in een gesloten, met vloeistof gevulde buis gebruikt om aan te geven of een oppervlak horizontaal (waterpas) of verticaal (te lood) is. Op een waterpas oppervlak trekt de zwaartekracht de bel netjes tussen twee streepjes op de buis. Het woord "spirit" in de Engelse naam verwijst naar de alcohol die als vloeistof wordt gebruikt. Met iets bovennatuurlijks heeft het niets te maken.
Belangrijkste punten
- Het waterpas is in de jaren 1660 uitgevonden door de Franse schrijver Melchisédech Thévenot.
- De bel stijgt naar de bovenkant van de gebogen buis omdat lucht lichter is dan de vloeistof eromheen. Op een waterpas oppervlak is de top van de curve precies het midden.
- Een goed bouwwaterpas leest waterpas tot op ongeveer 0,5 mm per meter, wat neerkomt op ongeveer 0,03°.
- Een gekalibreerde telefoonversnellingsmeter leest tot op ongeveer 0,1° à 0,3°, dicht bij een professioneel waterpas uit de middenklasse.
- De vloeistof is meestal ethanol of isoamylacetaat, geel-groen gekleurd zodat de bel goed te zien is.
Een korte geschiedenis van het waterpas
Melchisédech Thévenot vond het waterpas uit in de jaren 1660. Hij was een Franse schrijver en boekverzamelaar, beter bekend om zijn werk over reizen en aardrijkskunde dan om gereedschap. Hij zag in dat een gesloten buis met vloeistof en een luchtbel de bel altijd naar het hoogste punt zou duwen. Dat gaf een stabiele horizontale referentie, zonder het geslinger van een schietlood.
Waarom alcohol water verving
Water was de voor de hand liggende eerste keuze, en vroegere bouwers hadden bakken met water gebruikt als ruwe horizontale referentie. Maar water heeft twee problemen. Het bevriest, dus in de winter werkt het gereedschap niet meer. En het kleeft ongelijkmatig aan het glas, waardoor de bel blijft plakken en springt in plaats van soepel te glijden. Alcohol (de "spirit") bevriest niet bij normale buitentemperaturen, stroomt schoon en bevochtigt het glas gelijkmatig. Daarom won alcohol het.
Van Thévenot naar de bouwplaats
In de eeuw daarna namen landmeters en instrumentmakers het waterpas over. Telescoopbouwers gebruikten het om hun montages waterpas te zetten. Landmeters vonden het makkelijker te dragen dan een waterbak en stabieler dan een schietlood voor horizontaal werk. Goedkope, reproduceerbare glazen buizen kwamen met de industriële productie in de 19e eeuw. De 20e eeuw voegde aluminium kokerprofielen toe en het kleine torpedowaterpas dat de meeste vaklieden vandaag bij zich dragen.
Hoe werkt een waterpas?
De buis doet al het werk. Het is een gesloten glazen of acrylbuis, licht gebogen, gevuld met een dunne vloeistof (ethanol of isoamylacetaat) en één luchtbel. De lucht is lichter dan de vloeistof, dus de zwaartekracht trekt de vloeistof omlaag en de bel stijgt naar het hoogste punt in de buis. Op een waterpas oppervlak is dat hoogste punt de top van de curve, gemarkeerd met twee streepjes. De bel zit daar precies tussen.
De rol van de buiskromming
De kromming bepaalt de gevoeligheid. Een strakkere kromming (kleinere straal) verplaatst de bel verder bij dezelfde kanteling, dus die laat kleine afwijkingen duidelijker zien. Een flauwere kromming verplaatst de bel minder, wat vergevingsgezinder is op een ruw oppervlak, maar lastiger fijn af te lezen.
Een buis met een krommingsstraal van ongeveer 1 meter verplaatst de bel ruwweg 2 mm per meter kanteling. Goede bouwwaterpassen gebruiken een strakkere kromming die ongeveer 0,5 mm per meter geeft. Precisiewaterpassen voor landmeten gebruiken stralen van 10 meter of meer, tot ongeveer 0,02 mm per meter.
Wat de vloeistof eigenlijk doet
De vloeistof moet meerdere dingen tegelijk. Ze moet dun zijn zodat de bel snel beweegt. Ze moet vloeibaar blijven onder het vriespunt. Ze moet de bel in één ronde vorm houden. En ze moet het glas gelijkmatig bevochtigen zodat de bel glijdt in plaats van blijft plakken. Ethanol doet alle vier. Het bevriest pas rond -114°C, ver onder elke bouwplaats. Isoamylacetaat (banaanolie) duikt op in sommige gereedschappen voor warme klimaten vanwege de langere houdbaarheid.
De geel-groene kleur is gewoon kleurstof. Een heldere vloeistof op helder glas maakt de bel moeilijk zichtbaar bij fel licht.
Welke typen waterpassen bestaan er?
Waterpassen komen in meer vormen dan de meeste mensen verwachten, en elk model past bij een ander karwei. Van binnen werken ze allemaal hetzelfde, met een gebogen buis en een luchtbel. Wat verschilt is de maat en de vorm, en dat bepaalt waar je het kunt gebruiken.
| Type | Gebruikelijke lengte | Voornaamste gebruik |
|---|---|---|
| Torpedowaterpas | 9 inch | Loodgieterwerk, krappe ruimten, eenhandig gebruik |
| Standaard kokerprofiel | 24-48 inch | Kasten, planken, deurkozijnen, algemene bouw |
| Bouwwaterpas | 4-6 voet | Framewerk, palen zetten, lange afstanden |
| Lijnwaterpas | 2-3 inch | Hangt aan een spanlijn voor lange horizontale afstanden |
| Paalwaterpas | Variabel | Klemt op een paal om te lood op twee assen tegelijk te controleren |
| Magnetisch waterpas | 24-48 inch | Metalen oppervlakken, kanaalwerk, stalen stijlen |
| Digitaal waterpas | 24-48 inch | Leest de hoek tot op 0,1°, stelt doelhoeken in, legt aflezingen vast |
| Smartphonewaterpas | N.v.t. (je telefoon) | Allround, altijd bij de hand, geluidsfeedback, gegevens bijhouden |
Het juiste type kiezen voor het karwei
Lengte doet meer ter zake dan de meeste kopers denken. Leg een torpedowaterpas van 9 inch op een kastenrij van 6 voet en het leest alleen die 9 inch, niet de hele rij. Een trage bolling in het midden kan je zo ontgaan. Gebruik het langste waterpas dat past bij het karwei. Een waterpas van 48 inch op keukenkasten vangt hoge plekken die een waterpas van 24 inch gewoon overloopt.
Hoe lees je een waterpas af?
Een waterpas aflezen draait om waar je oog zit. De twee streepjes op de buis zijn het doel, en de bel moet daar precies tussen zitten. Kijk recht op de buis. Lees je vanaf zelfs maar 15 graden opzij, dan verschuift parallax de bel in je oog terwijl die eigenlijk niet is bewogen. Dat is de fout die ik op de bouwplaats het meest zie.
De twee buizen op een standaard waterpas
De meeste waterpassen van 24 inch en langer hebben twee buizen. Eén ligt horizontaal, om waterpas te controleren. De andere staat onder 90 graden, om te lood te controleren. De horizontale buis leest het midden als de rand van het waterpas vlak en waterpas ligt. De verticale buis leest het midden als de rand te lood staat. Sommige waterpassen hebben er ook nog een buis van 45 graden bij.
Wat de streepjes eigenlijk betekenen
De twee streepjes zijn niet precies "0 graden". Ze markeren de goed-genoeg-zone. Raakt de bel een streepje aan in plaats van dood in het midden te zitten, dan is het oppervlak waterpas binnen de waarde van de buis. Op een buis van 0,5 mm/m betekent een streepje aanraken dat je binnen 0,5 mm per meter zit. Dood in het midden is strakker, dichter bij 0,1 mm per meter op een goede buis.
Waarom komt de bel altijd in het midden?
De natuurkunde is dezelfde als een bal die naar de bodem van een kom rolt, alleen dan omgekeerd. De luchtbel is lichter dan de vloeistof eromheen, dus stijgt hij naar het hoogste punt dat hij in de gesloten buis kan bereiken. De buis buigt omhoog, dus op een waterpas oppervlak zit de top van de curve in het midden. De zwaartekracht trekt de vloeistof omlaag naar de uiteinden en de bel drijft omhoog naar het midden.
Kantel de buis en de top van de curve verschuift. Laat het linkeruiteinde 1 graad zakken en het hoogste punt schuift naar het rechteruiteinde. De bel volgt en beweegt naar rechts. Hoe ver hij beweegt hangt af van de straal van de kromming. Daarom leest een strakkere kromming fijner: dezelfde kanteling van 1 graad schuift de bel verder langs een strakke curve dan langs een flauwe.
Het waterpas en het schietlood zijn een op elkaar afgestemd paar. Beide gebruiken de zwaartekracht als referentie, alleen in tegengestelde richting. Een schietlood vindt de echte verticaal door een gewicht te laten hangen. Een waterpas vindt de echte horizontaal door een bel te laten drijven. Samen krijg je beide assen met twee gereedschappen en geen elektronica, en daarom zit Thévenots ontwerp 350 jaar later nog steeds in de gereedschapstas.
Hoe nauwkeurig is een waterpas?
De nauwkeurigheid hangt af van wat je hebt betaald. Een goed aluminium kokerprofielwaterpas leest waterpas tot op ongeveer 0,5 mm per meter, dicht bij 0,03°. Een goedkoop plastic waterpas uit een bak in de bouwmarkt kan er 2 mm per meter of meer naast zitten, rond 0,11°. Dat is prima voor een schuttingpaal en waardeloos voor tegelwerk of afwerklijstjes.
De omgekeerde test: de nauwkeurigheid van je waterpas controleren
Je hebt geen speciaal gereedschap nodig om een waterpas te controleren. De omgekeerde test werkt op elk vlak oppervlak. Leg het waterpas neer en let precies op waar de bel staat ten opzichte van de middenstreepjes. Draai het nu 180 graden om, verwissel de uiteinden maar houd dezelfde rand omlaag. Kijk opnieuw naar de bel.
Staat de bel beide keren op dezelfde plek, dan is het waterpas goed. Verschuift hij, dan is de echte fout de helft van het verschil tussen de twee aflezingen. Een goed waterpas laat helemaal geen zichtbare verschuiving zien.
Hoe de nauwkeurigheid na verloop van tijd verslechtert
Een traditioneel waterpas raakt uit het lood door schade. Laat je het vallen, dan buigt het frame een beetje, waardoor de buis scheef komt te staan ten opzichte van de rand die je op het werk legt. De buis kan scheuren, waarna de vloeistof langzaam verdampt en de bel groter wordt. Plastic buizen vergelen ook met de jaren, waardoor de bel moeilijker af te lezen is.
Hoe verhouden digitale waterpassen en telefoonwaterpassen zich?
Een telefoon leest de hoek af met een MEMS-versnellingsmeter. Dat is een piepklein siliciumonderdeeltje dat buigt onder de zwaartekracht, en de chip zet die buiging om in een hoek. Zodra je hem kalibreert, leest een telefoon tot op ongeveer 0,1° à 0,3°. Dat evenaart een professioneel waterpas uit de middenklasse en verslaat elk niet-gecertificeerd goedkoop waterpas.
Wat telefoons anders doen
Een telefoon doet dingen die een glazen buis niet kan. Hij piept sneller naarmate je waterpas nadert, dus je kunt met je ogen op het werk blijven en zonder een hand aan het scherm. Hij bewaart aflezingen per project met foto's en gps. Hij toont de hoek in graden, procent, mm per meter, inch per voet, verhouding of dakhelling. En je kunt een doel instellen, zodat een afschot van 2° voor afwatering als jouw nulpunt geldt.
Het punt van een telefoonwaterpas is niet de nauwkeurigheid. Een goed traditioneel waterpas is even nauwkeurig. Het punt is dat de telefoon toch al in je zak zit, tegen je kan praten en bijhoudt wat je hebt gemeten.
Waar traditionele waterpassen nog winnen
Lengte is de duidelijkste. Een waterpas van 6 voet overbrugt bollingen en dalen die een telefoon niet ziet, want een telefoon leest alleen over zijn eigen lengte, zo'n 6 inch. Hij kan je niet vertellen of een werkblad in het midden doorbuigt. Pak een lang waterpas voor lange afstanden. Pak de telefoon voor snelle controles en om een echte hoek af te lezen.
Veelgestelde vragen
Waarom heet het een waterpas?
De Engelse naam "spirit level" komt van de vloeistof in de buis. Vroege versies gebruikten alcohol, wat in het Engels "spirit" heet. Alcohol won het van water omdat het buiten niet bevriest, schoon stroomt en het glas gelijkmatig bevochtigt. "Spirit" slaat dus op de alcohol, niet op iets bovennatuurlijks. Het Frans noemt het een niveau à bulle d'air, oftewel luchtbelwaterpas, een gewonere naam voor hetzelfde ding.
Kan een waterpas kapotgaan?
Ja. Een gescheurde buis maakt dat de bel groeit, krimpt of verdwijnt. Een gevallen waterpas met een verbogen frame leest scheef, ook al ziet de buis er goed uit. Opgedroogde vloeistof op het glas laat de bel plakken. Controleer met de omgekeerde test: markeer waar de bel staat, draai het waterpas 180 graden om en vergelijk. Landt de bel ergens anders, vervang het waterpas.
Welke vloeistof zit er in een waterpasbuis?
De meeste buizen bevatten ethanol (ethylalcohol) of isoamylacetaat (banaanolie), geel-groen gekleurd zodat je de bel kunt zien. De vloeistof moet dun zijn zodat de bel snel beweegt, moet vloeibaar blijven in de kou (ethanol bevriest rond -114°C) en moet het glas bevochtigen zodat de bel glijdt. Sommige nieuwere buizen gebruiken synthetische esters die zich hetzelfde gedragen maar langer meegaan.
Hoe controleer ik of mijn waterpas nauwkeurig is?
Gebruik de omgekeerde test. Leg het waterpas op een vlak oppervlak en let op waar de bel staat. Draai het 180 graden om, verwissel de uiteinden maar houd dezelfde rand omlaag, en kijk opnieuw. Beide keren dezelfde plek betekent dat het waterpas goed is. Verschuift hij, dan is de echte fout de helft van die verschuiving. Een goed waterpas laat geen zichtbare beweging zien. Meer dan 0,5 mm per meter is te veel voor afwerkwerk.
Try Spirit Level Pro free — no download, no account needed.
Open Spirit Level Pro