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¿Sabes cómo funciona un radar de tráfico?

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Foto de Àlex

El radar de tráfico es un aparato que sirve para detectar irregularidades en la velocidad a la que circulamos. En otras palabras, detecta si nos pasamos de la velocidad máxima permitida, y en caso afirmativo procede a cursar una multa. En otras palabras, menos afortunadas, el radar existe para multar, pero es es, en realidad, faltar a la verdad. Se conciben como herramientas disuasorias y de control de velocidad: lo que pensemos a modo particular es, en realidad, indiferente.

Existen varios tipos de radar, algunos de ellos incluso no son radares propiamente dichos. Podemos hablar de radares fijos y móviles, de tramo, de contacto y también hablamos de los helicópteros Pegasus, de las pistolas láser para medir la velocidad... Todo un mundo del que, hoy en día, conocemos su presencia porque se nos informa de ello. Pero, ¿sabemos cómo funcionan? Los radares militares funcionan midiendo el tiempo que pasa entre que una señal sale del mismo, rebota en un obstáculo, y regresa al punto de partida, pero su precio es prohibitivo. Por el contrario, los radares comunes de tráfico se basan en el efecto Doppler para sus mediciones.

El efecto Doppler para estimar con bastante precisión tu velocidad

Sheldon As Doppler Effect

No soy asiduo a The Big Bang Theory, y la imagen solo la pongo a modo de curiosidad, pero si viste ese capitulo en cuestión puede que te haya quedado claro en qué se basa el efecto Doppler. Las ondas, en general, experimentan este efecto cuando su fuente se mueve a velocidad relativa con nosotros (en pocas palabras, si la fuente se mueve con respecto a nosotros, se da ese efecto). Esto sucede con cualquier tipo de onda: sonora, electromagnética o las ondas que genera una piedra en un estanque. Es indiferente.

Doppler2dvs
Las ondas (de cualquier tipo, insistimos) tienen una frecuencia determinada. A veces es variable, como la onda sonora de un motor cuando sube de revoluciones (pasa de menor frecuencia y sonido más bronco, a mayor frecuencia y sonido más agudo), pero supongamos que nuestro motor gira a unas revoluciones fijas, por comodidad. Como sucede con el motor del Toyota Prius, por ejemplo. Si nosotros estamos quietos y observamos cómo se nos acerca un Prius, escucharemos un sonido agudo que se convierte en otro más languideciente a su paso. Es como cuando se nos acerca una ambulancia con la sirena (de hecho sabemos que se nos acerca por cómo percibimos el sonido de la alarma).

Para el caso del radar de tráfico no podemos hablar de sonido, pero el efecto Doppler nos permite conocer la velocidad del vehículo sobre el que estamos midiendo. No es posible basar estos radares en el tiempo que tarda la señal en ir, rebotar en el vehículo, y volver al emisor porque el coste de los sistemas de altísima precisión haría inviable su uso: la medición se complicaría muchísimo porque la velocidad de una onda electromagnética es de aproximadamente 300.000 km por segundo y el tiempo de ida y vuelta sería absurdamente bajo. Eso sí, la ventaja de no poder hacerlo así es que tenemos un cierto margen de error en la medición, porque si se tratase de un radar como debe ser, nada nos "salvaría".

Siguiendo con el tema, la clave del radar de tráfico no está en medir el retardo de la señal, sino en procesar las pulsaciones resultantes de superponer la señal que sale del radar, con la señal que llega al radar al rebotar en un vehículo.

Puls

Esto que vemos arriba es la representación de dos ondas con frecuencia ligeramente distinta (la onda azul tiene una frecuencia más alta), una es la que sale del radar, la otra la que regresa. La tercera onda es la resultante de superponerlas (sumarlas). Para entenderlo bien, hay que tener en cuenta que las ondas [ATENCIÓN MATES] así representadas tiene parte positiva, y parte negativa. Ambas están separadas por un eje horizontal imaginario (más imaginario que las ondas, aun) que las divide en dos partes iguales, superior e inferior. Se entiende la parte superior al eje es "positiva", y la inferior al eje es "negativa". Al sumarlas, las partes positivas dan un número positivo mayor, la positiva más negativa da un número menor (positivo, o negativo), y la suma de dos partes negativas da un número negativo más negativo todavía [tampoco era para tanto].

Dicho de otro modo, el resultado es otra onda de frecuencia mucho menor a las originales (porque la diferencia de frecuencias era muy pequeña) que sí se puede procesar fácilmente (y sale barato hacerlo). Ahora entra en juego lo bonito de la ingeniería, que a veces consigue saber un dato desconocido a partir de otros de forma indirecta. Bueno, en realidad sigue siendo matemáticas: sabiendo la frecuencia de la señal que sale del radar, y conociendo las características de la pulsación, se puede establecer la frecuencia de la señal de regreso, y saber la velocidad del vehículo detectado.

La calibración del radar es lo que determina el margen de error, y tened por seguro que si existiese un radar perfectamente calibrado (lo que sería prácticamente imposible de obtener, pero imaginadlo), su margen de error sería cero, porque ese es el margen de error de las matemáticas. Pero como hablamos de ingeniería, el margen de error siempre existe, y no es despreciable (salvo para los propios ingenieros, que lo consideramos despreciable cuando nos conviene). De todas formas tened presente que a medida que pase el tiempo se desarrollarán radares más y más precisos, pero sobre todo hoy en día existen los radares de tramo, que no presentan margen de error.

Radar

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