Yahoo Noticias La física de diseñar un urinario que evite salpicaduras
Se dice a menudo que la ciencia está en todas partes, que forma parte de nuestro día a día y que, detrás de casi cualquier aspecto de nuestra vida, está presente algún tipo de desarrollo científico. Pero los investigadores no solo se centran en lograr nuevos descubrimientos y conocimiento, una parte importante de su labor investigadora es ciencia básica que se puede aplicar a remodelar lo que ya conocemos. De esta manera, campos tan fundamentales como la física de fluidos que nos han traído infinidad de avances en ingeniería, aviación, meteorología o navegación, también se pueden aplicar a objetos más “humildes”… como, por ejemplo, un orinal.
Resulta curioso comprobar cómo algunos objetos han sufrido transformaciones radicales con el paso del tiempo, mientras que otros se han mantenido inalterados durante décadas. El modelo de urinario que todos conocemos, de porcelana y anclado a la pared de un baño público, lleva con nosotros durante más de un siglo sin apenas modificaciones, a pesar de una desventaja evidente que se mantiene impertérrita durante todo ese tiempo: las salpicaduras.
En 2013, un equipo de investigadores de la Universidad estadounidense de Brigham Young, quiso estudiar con atención la dinámica de fluidos de la salpicadura de la orina observando docenas de chorros de líquido al chocar contra las paredes de los baños. Estos físicos pertenecían al Splash Lab (un nombre magnífico para esta cuestión) y prefirieron no estudiar la acción real in situ. Su opción más higiénica fue construir un simulador que lanzaba un chorro similar al de la orina mientras lo grababan todo con cámaras de alta velocidad. Las imágenes mostraban que la clave está en la distancia y en el ángulo de ataque del chorro al chocar contra las paredes del urinario.
Las salpicaduras más intensas se deben a un fenómeno físico conocido como “Inestabilidad de Plateau-Rayleig” por el cual un fluido de líquido en caída se divide en pequeñas gotas con el mismo volumen, pero menos área de superficie. Este principio físico nos ha permitido desarrollos tecnológicos actuales, como algunas impresoras de inyección de tinta, y también tiene un papel fundamental en las salpicaduras de la orina que intentamos evitar.
Las conclusiones del Splash Lab fueron claras: “lo más importante para reducir las salpicaduras es alterar el ángulo de ataque. Apuntar directamente a una pared vertical de un urinario o al agua provoca un contragolpe indeseado. Por tanto, la mejor práctica es reducir la distancia, apuntar ligeramente hacia un lado y apuntar con un ángulo bajo de impacto”.
La ciencia de “orinar sin salpicar” no se quedó solo en aquel estudio. La teoría desarrollada en 2013 ha estado muy presente en un nuevo trabajo científico que ha aparecido hace tan solo unos días… En esta ocasión, un equipo de físicos pertenecientes a las Universidades de Weber State (EEUU) y Waterloo (Cánada) han hecho públicos varios prototipos de urinarios que ayudan a mantener ese ángulo de ataque bajo de manera natural y, podríamos decir que hasta elegante.
Los prototipos se han presentado en el 75º Meeting anual de la División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society celebrada en Indianápolis y muestran diferentes diseños que ayudan a mantener el ángulo de ataque lo más bajo posible, evitando una pared frontal en los orinales y modelando los bordes para conseguir un impacto más suave (y por tanto menos salpicaduras).
Para probar su eficacia los investigadores realizaron varias simulaciones utilizando líquidos de color y así detectar más fácilmente las posibles salpicaduras. Los resultados han sido claros y los autores afirman que “se evitaron las salpicaduras que, en un baño público común, habrían terminado en las piernas y los pies de una persona o en encharcando el suelo”. De hecho, la experiencia fue tan positiva que cuando inspeccionaron las superficies circundantes “no encontraron ni una sola gota fuera de lugar”.
El siguiente paso lógico será instalar algunos de estos nuevos prototipos en lugares de acceso público y comprobar si en el mundo real se comportan tan bien como en los experimentos…
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Referencias científicas y más información:
Kaveeshan A Thurairajah, Mabel Song, JD Zhu, Ethan Barlow, Randy Hurd, Zhao Pan “Abstract: U12.00008 : Splash-free Urinals Inspired by Nautilus Shells and Dogs” 75th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics (2022)
M. Shi & Z. Pan/University of Waterloo “How physics can improve the urinal” Science News (2022)
James Morgan “Physicists probe urination 'splashback' problem” BBC News (2013)
