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La física puede traer un nuevo tipo de urinario sin spray

Se han probado varios prototipos. El diseño alto y delgado (segundo desde la derecha) se adapta a personas de una amplia gama de alturas y prácticamente elimina las salpicaduras. Créditos de la imagen: Shi Wuban/Universidad de Waterloo

La práctica de marcar el territorio con orina está muy extendida en el mundo de los mamíferos, pero en nuestra sociedad moderna está mal vista. Sin embargo, los hombres comúnmente y sin querer marcan los pisos del baño con rociador de urinario no intencional.

Los urinarios son un gran negocio, cuyo valor estimado es de cientos de millones de dólares al año. Es comprensible que muchos productores quieran causar sensación en la industria, que en este caso quieren decir No haciendo un chapoteo.

Los urinarios tienen una física sorprendentemente compleja. La dinámica de fluidos de orinar en un urinario puede volverse muy compleja, ya que no hay dos chorros iguales. Además, los hombres tienen diferentes alturas y diferentes geometrías físicas, lo que también puede afectar la corriente y, por lo tanto, el flujo. «Este problema ha persistido desde la invención del urinario hace más de un siglo», escribieron los autores del nuevo estudio.

El ingeniero mecánico Zhao Pan de la Universidad de Waterloo en Canadá quería estudiar esto con más detalle. Junto con varios colegas de la misma universidad, implementaron modelos numéricos para ver qué podía afectar el flujo de agua a borbotones y descubrieron que el componente clave era el ángulo en el que llegaba el agua a borbotones.

«Descubrimos que cuando un chorro de líquido o un tren de gotas impactan una superficie sólida por debajo de un cierto ángulo crítico de colisión, casi no se generan salpicaduras. Por lo tanto, una superficie diseñada para cruzarse siempre con un chorro de orina igual o menor que el ángulo crítico evita salpicaduras”, reza el resumen del estudio.

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Los usuarios de urinarios también pueden desempeñar un papel y tratar de reducir la reflexión, pero ¿realmente se puede contar con las personas? Créditos de imagen: BYU.

Se inspiraron en fuentes inesperadas: conchas de nautilus y orina de perro. Las conchas de Nautilus se han estudiado en varios aspectos de la física debido a su existencia. Curiosidad de ingeniería, y los prototipos diseñados por Pan y sus colegas se derivan de su arquitectura. El equipo realizó experimentos numéricos y luego probó experimentalmente los diseños (usando líquidos colorantes).

“Nuestras validaciones numéricas y empíricas muestran que nuestros diseños de urinarios superan el uso típico de los urinarios comunes disponibles en el mercado, así como escenarios donde la uretra es altamente inestable (por ejemplo, los urinarios en barcos y aviones están sujetos a turbulencia)”.

Esto puede sonar como un estudio caprichoso, pero podría tener enormes implicaciones en la vida real. Solo piense en todos los bares y otros espacios públicos con pisos limpios, y eso significa no solo más baños sanitarios, sino también menos tareas de limpieza.

«Nuestros nuevos diseños de urinarios mantendrán los baños más limpios y reducirán la mano de obra, el agua y los productos químicos necesarios para la limpieza periódica para promover un mantenimiento del baño más sostenible», concluyeron los investigadores.

Esta no es la primera vez que los urinarios se convierten en el centro de atención de la física. En investigaciones anteriores, un equipo de la Universidad de Oxford Crear un material suave Se pueden usar como recubrimientos y reducen la reflexión, pero el problema con este enfoque es que estos materiales blandos también son débiles, lo que los hace poco confiables para recubrimientos a largo plazo. Además, hace una década, un equipo de cuatro físicos de la Universidad Brigham Young (se hacen llamar los «Wiz Kids») también estudiaron las propiedades de los inodoros y urinarios. Llegaron a la conclusión de que los hombres debían pararse lo más cerca posible del urinario y apuntar a golpear la parte posterior del urinario en un ángulo hacia abajo.

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Pero como todos sabemos, realmente no se puede contar con que los chicos orinen correctamente, así que es mejor que tengamos mejores diseños que hagan las cosas a prueba de salpicaduras. Al final, combinar ingeniería útil con mejores materiales parece ser el camino a seguir. Francamente, no podemos esperar a los urinarios de próxima generación.

el estudio Presentada En la 75ª Reunión Anual del Departamento de Dinámica de Fluidos