Científicos de la Universidad de Waterloo han determinado el diseño óptimo para un urinario sin salpicaduras: una estructura de porcelana alta y delgada con curvas que recuerdan a la concha de un nautilus, bautizada de forma lúdica como "Nauti-loo". Es una buena noticia para los hombres cansados de que la orina salpique sus pantalones y zapatos y para los que tienen que limpiar regularmente todas las salpicaduras. Además, el diseño es muy atractivo y le da un toque de clase a este aseo público.
"La idea se originó exactamente donde uno cree", dijo Zhao Pan, de Waterloo "Creo que la mayoría de nosotros hemos estado un poco desatentos en nuestro puesto y hemos mirado hacia abajo para descubrir que llevábamos pantalones goteados, a nadie le gusta tener pis por todas partes, así que ¿por qué no crear un urinario en el que las salpicaduras sean extremadamente improbables?" Su estudiante de posgrado, Kaveeshan Thurairajah, presentó los resultados de esta investigación durante la reunión de la American Physical Society (APS) sobre dinámica de fluidos celebrada la semana pasada en Indianápolis.
No es la primera vez que los científicos intentan abordar esta cuestión. Pan es un antiguo estudiante 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 unos prácticos consejos sobre cómo los hombres podían evitar manchar sus pantalones caqui con salpicaduras de orina mientras hacían sus necesidades en los baños. "Sentarse en el retrete es la mejor técnica, ya que hay menos distancia que el pis debe cubrir en su viaje a la taza". "Si se opta por la clásica técnica de pie, los científicos aconsejaron situarse lo más cerca posible del urinario y tratar de dirigir el chorro en un ángulo descendente hacia la parte posterior del mismo".
Para aquellos que carecen de una técnica óptima contra las salpicaduras, 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 la APS de 2015. Hay tres tipos básicos de insertos. Uno emplea un tejido absorbente para reducir al mínimo las salpicaduras; otro utiliza una estructura de panal (una capa elevada “sostenida por pequeños pilares” con agujeros) para que las gotas de orina pasen a través de ella, pero sin que salgan las salpicaduras y un tercer tipo con una serie de pilares. Sin embargo, los tejidos absorbentes no pueden absorber el líquido con suficiente rapidez y pronto se saturan, mientras que las estructuras de panal y de pilares dispuestos no impiden que se formen gradualmente charcos de orina.
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 tanto, es muy bueno para recoger y almacenar la mayor cantidad de agua posible. Descubrieron que el material artificial llamado "VantaBlack" imitaba las propiedades absorbentes del musgo. Copiaron la estructura de ese material para su inserto de urinario y descubrieron que bloqueaba con éxito la salida de gotas de orina, actuando efectivamente como un "agujero negro del urinario".
Las mujeres tampoco se han quedado fuera de este concurso científico de orina. Las mujeres también sufren de derrames de orina, sobre todo cuando se les pide que orinen en una taza para fines de pruebas médicas. En 2018, el Splash Lab realizó una serie de experimentos con un modelo de uretra femenina anatómicamente correcto. (Utilizaron un polímero blando para modelar los labios). Los resultados inspiraron el diseño (patentado) de la "Orquídea", un accesorio en forma de embudo para los vasos de orina que reduce los derrames. La investigación podría dar lugar a dispositivos que permitan a las mujeres orinar de pie, lo que sería una gran ayuda para las mujeres en el ejército o las académicas que trabajan en el campo.
Según Pan, la clave para un diseño óptimo de urinario sin salpicaduras es el ángulo en el que el chorro de orina golpea la superficie de porcelana; si se consigue un ángulo lo suficientemente pequeño, no habrá salpicaduras. En su lugar, se obtiene un flujo suave a través de la superficie, evitando que las gotas salgan disparadas. (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 para levantar las piernas para orina. Modelaron esto en un ordenador, fijaron el ángulo óptimo para los humanos en 30 grados.
Pan y su equipo también llevaron a cabo una serie de experimentos con fluidos teñidos rociados en chorros de diferentes velocidades en una serie de diseños de orinales falsos, hechos de espuma densa cubierta de epoxi, incluyendo la forma comercial estándar y un orinal similar al que Marcel Duchamp utilizó en su famosa (y controvertida) instalación artística de 1917 "La Fontaine". Todos produjeron diversos grados de salpicaduras, que los científicos limpiaron con toallas de papel. Pesaron las toallas húmedas y las compararon con el peso de 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 idear un diseño que ofreciera ese ángulo de chorro de orina óptimo para los hombres en una amplia gama de alturas. En lugar de la habitual caja poco profunda con forma de rectángulo, se fijaron en la estructura curva de la concha del nautilus. Repitieron los experimentos de chorro de orina simulado con los prototipos y no observaron ni una sola gota que salpicara hacia atrás. En comparación, los otros diseños de urinarios producían hasta 50 veces más salpicaduras. Había un diseño redondo con una abertura en forma de triángulo que funcionaba incluso mejor que el Nauti-loo en los experimentos, pero “Pan et al.” lo rechazaron porque no funcionaría en una amplia gama de alturas.