¿Cuál es el mejor diseño para orinales sin salpicaduras? La física ahora tiene la respuesta.

Agrandar / ¿Puedes ver el diseño del urinario con el ángulo óptimo para reducir las salpicaduras? Es el segundo desde la derecha.

Mia Shi/Universidad de Waterloo

Científicos de la Universidad de Waterloo han determinado el diseño óptimo para un urinario sin salpicaduras: una estructura de porcelana alta y esbelta con curvas que recuerdan a la concha de un nautilus, apodada en broma “Nauti-loo”. Esas son buenas noticias para los hombres cansados ​​de que la orina les salpique los pantalones y los zapatos, y para las pobres almas que tienen que limpiar regularmente todas las salpicaduras. Bonificación: es un diseño bastante atractivo desde el punto de vista estético, lo que le da a este caballo de batalla del baño público un toque de clase.

“La idea se originó exactamente donde crees que lo hizo”, dijo Zhao Pan de Waterloo a New Scientist. “Creo que la mayoría de nosotros hemos estado un poco distraídos en nuestro puesto y miramos hacia abajo para encontrar que estábamos usando pantalones moteados. A nadie le gusta orinar en todas partes, entonces, ¿por qué no crear un urinario donde las salpicaduras sean extremadamente improbables? Su estudiante de posgrado, Kaveeshan Thurairajah, presentó los resultados de esta investigación durante la reunión de la Sociedad Estadounidense de Física (APS) de la semana pasada sobre dinámica de fluidos en Indianápolis.

No es la primera vez que los científicos intentan abordar este problema. Pan es un ex alumno de posgrado de Tadd Truscott, un ingeniero mecánico que fundó el llamado “Splash Lab” en la Universidad Estatal de Utah. En 2013, el Splash Lab (entonces en la Universidad Brigham Young) ofreció algunos consejos prácticos sobre cómo los hombres podían evitar mancharse los pantalones caqui con salpicaduras de orina mientras hacían sus necesidades en los baños. “Sentarse en el inodoro es la mejor técnica, ya que la orina debe recorrer menos distancia en su viaje hacia la taza”, escribí anteriormente en Gizmodo. “Si opta por la técnica clásica de pie, los científicos aconsejaron pararse lo más cerca posible del urinario y tratar de dirigir el chorro en un ángulo descendente hacia la parte posterior del urinario”.

Para aquellos que carecen de una técnica antisalpicaduras óptima, otro de los estudiantes graduados de Truscott, Randy Hurd, presentó un diseño óptimo para un inserto de urinario sin salpicaduras en la reunión de dinámica de fluidos de APS de 2015. Hay tres tipos básicos de insertos. Uno emplea un paño absorbente para mantener las salpicaduras al mínimo; otro usa una estructura de panal, una capa elevada (sostenida por pequeños pilares) con agujeros, para que las gotas de orina pasen pero no salgan salpicaduras; y un tercer tipo que presenta una serie de pilares. Sin embargo, las telas absorbentes no pueden absorber el líquido lo suficientemente rápido y pronto se saturan, mientras que las estructuras de nido de abeja y los pilares dispuestos no evitan que se formen charcos de orina gradualmente.

En 2013, Splash Lab demostró que se podía lograr una reducción de las salpicaduras de orina apuntando a una superficie vertical, acercándose al urinario y disminuyendo el ángulo de impacto.

El diseño del inserto de Hurd y Truscott se inspiró en un tipo de musgo superabsorbente (Syntrichia caninervis) que prospera en climas muy secos y, por lo tanto, es muy bueno para recolectar y almacenar la mayor cantidad de agua posible. Y descubrieron que el material hecho por el hombre llamado “VantaBlack” imitaba las propiedades absorbentes del musgo. Copiaron la estructura de ese material para su inserto urinario y descubrieron que bloqueó con éxito las gotas de pis para que no escaparan, actuando efectivamente como un “agujero negro urinario”.

Las damas tampoco se han quedado fuera de este concurso científico (ejem) de meadas. Las mujeres también sufren derrames de orina, sobre todo cuando tienen que orinar en un vaso para realizar pruebas médicas. En 2018, Splash Lab realizó una serie de experimentos con un modelo de uretra femenina anatómicamente correcta. (Usaron un polímero suave para modelar los labios). Los resultados inspiraron el diseño (patentado) de la “Orquídea”, un accesorio en forma de embudo para tazas de orina que reduce el derrame. La investigación podría conducir a dispositivos que permitan a las mujeres orinar de pie, lo que sería una bendición para las mujeres en el ejército o las académicas que trabajan en el campo.

Según Pan, la clave para un diseño de urinario óptimo sin salpicaduras es el ángulo en el que el chorro de orina golpea la superficie de porcelana; obtenga un ángulo lo suficientemente pequeño y no habrá salpicaduras. En cambio, obtiene un flujo suave a través de la superficie, evitando que las gotas salgan volando. (Y sí, hay un umbral crítico en el que el chorro de orina pasa de salpicar a fluir suavemente, porque las transiciones de fase están en todas partes, incluso en nuestros baños públicos). Resulta que los perros ya han descubierto el ángulo óptimo a medida que levantan la cabeza. piernas para orinar, y cuando Pan et al. modelaron esto en una computadora, fijaron el ángulo óptimo para los humanos en 30 grados.

Agrandar / “La Fontaine” de Marcel Duchamp, fotografiada por Alfred Stieglitz en la galería de arte 291 después de la exhibición de la Sociedad de Artistas Independientes de 1917.

Pan y su equipo también realizaron una serie de experimentos con líquidos teñidos rociados en chorros de diferentes velocidades en una gama de diseños de urinarios falsos (ver foto superior) hechos de espuma densa cubierta con epoxi, incluida la forma comercial estándar y un urinario similar. al que usó Marcel Duchamp en su famosa (y controvertida) instalación de arte de 1917 “La Fontaine”. Todos produjeron diversos grados de salpicaduras, que los científicos limpiaron con toallas de papel. Pesaron las toallas mojadas y compararon eso con cuánto pesaban las toallas de papel cuando estaban secas para cuantificar la cantidad de salpicaduras. Cuanto más pesaban las toallas mojadas, mayor era la salpicadura.

El siguiente paso fue encontrar un diseño que ofreciera ese ángulo de chorro de orina óptimo para hombres en una amplia gama de alturas. En lugar de la habitual caja poco profunda con forma de rectángulo, aterrizaron en la estructura curva del caparazón del nautilus. Repitieron los experimentos de chorro de orina simulada con los prototipos, y ahí tienes! No observaron una sola gota salpicando hacia atrás. En comparación, los otros diseños de urinarios produjeron hasta 50 veces más salpicaduras. Hubo un diseño redondo con una abertura en forma de triángulo que funcionó incluso mejor que el Nauti-loo en los experimentos, pero Pan et al. lo rechazó porque no funcionaría en una amplia gama de alturas.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.