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

Científicos de la Universidad de Waterloo han identificado el diseño óptimo para un urinario sin salpicaduras: un cuerpo largo y delgado de porcelana con curvas que recuerdan a la concha de un nautilus, denominado «Nauti-loo». Esta es una buena noticia para los hombres que están cansados ​​de que la orina se derrame en sus pantalones y zapatos, y para las pobres almas que tienen que limpiar cada mancha con regularidad. Bonificación: es un diseño muy agradable desde el punto de vista estético que le da un toque de clase a la columna vertebral de un baño público.

“La idea se originó exactamente donde crees”, Zhao Pan de Waterloo Dile a Nuevo Científico. «Creo que la mayoría de nosotros estábamos un poco distraídos en nuestras publicaciones y miramos hacia abajo para descubrir que llevábamos pantalones manchados. A nadie le gusta orinar en todas partes, entonces, ¿por qué no hacer un urinario donde las salpicaduras son muy poco probables?», Su estudiante de posgrado Kavishan Thriyaraja. , Presentar los resultados De esta investigación durante la American Physical Society (APS) la semana pasada Reunión sobre dinámica de fluidos en Indianápolis.

Esta no es la primera vez que los científicos intentan abordar este problema. Pan es un ex alumno graduado de Tad Truscott, un ingeniero mecánico que fundó el llamado «laboratorio de salpicaduras«En la Universidad Estatal de Utah. En 2013, Splash Lab (entonces en la Universidad Brigham Young) brindó algunos consejos útiles sobre cómo los hombres deben evitar que los pantalones caqui se rocían con orina mientras defecan en los baños». Lo mejor es sentarse en el inodoro porque hay menos distancia para que la orina cubra en su viaje hacia la taza”. Escrito anteriormente en Gizmodo. “Si elige la técnica clásica de pie, los científicos recomiendan pararse lo más cerca posible del urinario y tratar de dirigir el chorro en ángulo hacia abajo, hacia la parte posterior del urinario”.

Para quienes carecen de un método antisalpicaduras óptimo, otro estudiante graduado de Truscott, Randy Heard, ofrece diseño perfecto Para inserción de urinario sin salpicaduras 2015 Reunión de Dinámica de Fluidos APS. Hay tres tipos básicos de entradas. Uno usa un paño absorbente para mantener las salpicaduras al mínimo; otra utiliza una estructura de panal —una capa elevada (sostenida por pequeños postes) con perforaciones— para que las gotas de orina pasen pero no salga el rocío; El tercer tipo contiene un grupo de columnas. Sin embargo, las telas absorbentes no pueden absorber el líquido lo suficientemente rápido y se saturan rápidamente, mientras que las estructuras que consisten en colmenas y columnas de matriz no evitan que se formen gradualmente charcos de orina.

El diseño interior de Hurd y Truscott se inspiró en un tipo de alga superabsorbente (Syntrichia caninervis) prospera en climas muy secos y, por lo tanto, es muy bueno para recolectar y almacenar la mayor cantidad de agua posible. Y encontraron que el material hecho por el hombre se llama «fanta negrosimulando las propiedades de absorción de las algas. Copiaron la estructura de ese material para insertarlo en el urinario y descubrieron que detuvo con éxito el escape de las gotas de orina, actuando efectivamente como un «agujero negro de orina».

Las damas tampoco quedaron excluidas de este concurso científico de meadas. Las mujeres también experimentan derrames de orina, sobre todo cuando necesitan orinar en una taza 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) Inspírate en los resultados El diseño (patentado) de la «Orquídea», A Accesorio en forma de embudo Para tazas de orina que reducen el derrame. La investigación podría conducir a dispositivos que permitan a las mujeres orinar de pie, lo que sería de gran ayuda para las mujeres en el ejército o las académicas que trabajan en este campo.

Según Pan, la clave para el diseño óptimo de un urinario 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 su lugar, obtiene un flujo suave a través de la superficie, lo que evita que las gotas salgan volando. (Y sí, hay un umbral crítico en el que el flujo de orina cambia de salpicadura a descarga suavemente, porque las transiciones de fase están en todas partes, incluso en nuestros baños públicos). Y resulta que los perros ya han determinado el ángulo óptimo a medida que aumentan sus piernas para orinar, y cuando pan y otros. Lo diseñaron en una computadora y fijaron el ángulo óptimo para un ser humano en 30 grados.

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 sintéticos (ver imagen superior) hechos de espuma densa recubierta de epoxi, incluida una forma comercial estándar y un urinario similar al uno utilizado por Marcel Duchamp en su famosa (y controvertida) instalación de arte de 1917″La fuente. Todos produjeron diversos grados de salpicaduras, que los científicos limpiaron con toallas de papel. Pesaron las toallas mojadas y compararon eso con la cantidad de rocío cuando las toallas de papel se secaron para estimar la cantidad de rocío. Cuanto más pesadas eran las toallas mojadas, más grande el salpicadero

El siguiente paso fue descubrir un diseño que proporcionara el ángulo de flujo de orina óptimo para hombres en una amplia gama de alturas. En lugar de la habitual caja poco profunda en forma de rectángulo, aterrizaron en la estructura curva del caparazón del nautilus. Repitieron los experimentos de chorro de orina simulada con los prototipos, y listo! No notaron una sola gota salpicada. En comparación, otros diseños de urinarios produjeron hasta 50 veces más agua que un rociador. Hubo un diseño circular con una abertura en forma de triángulo que funcionó mejor que Nauti-loo en las pruebas, pero Pan y otros. Bájelo porque no funcionará en una amplia gama de elevaciones.