¿Cómo funcionan realmente los radares de tráfico?
Aunque normalmente pensamos que miden el tiempo que tarda la señal desde que sale del aparato medidor hasta que vuelve al mismo, su funcionamiento es bastante más complejo
Todos los tipos de radar funcionan según mismo principio básico: emiten una onda electromagnética hacia el objeto a detectar, la onda rebota y vuelve a la antena. Analizando la señal devuelta se pueden saber muchas características del objeto en cuestión, entre ellas la velocidad. En principio, y según nos explica Jaume López, editor de Circula Seguro y coordinador de LawebdeFisica.com , podemos hablar de radares fijos y móviles, que funcionan de igual manera. Pero también podemos hacer una segunda clasificación entre los radares de tramo y los de contacto.
Para entender cómo funcionan los primeros hay que explicar que las ondas electromagnéticas son oscilaciones del campo electromagnético que se propagan en línea recta a la velocidad constante de 299.792.458m/s, unos mil millones de kilómetros a la hora. A esta velocidad, se daría la vuelta a la tierra siete veces y media cada segundo.
Mucha gente piensa que el radar mide el tiempo que tarda el haz electromagnético en volver a la antena, pero no es así. En realidad, según nos cuenta Jaume López, «como la velocidad de la luz es tan alta, el radar debería ser capaz de medir tiempos muy cortos, lo cual es muy difícil y costoso». En realidad el funcionamiento del radar se basa en el «efecto Doppler».
Este efecto se produce cuando el receptor de la onda se mueve respecto al emisor, o viceversa. Si el emisor se está moviendo, significa que cada nueva oscilación parte desde una posición ligeramente diferente, y en consecuencia la distancia entre cada cresta de la onda será diferente. Tras emitir una oscilación, el emisor se desplaza hacia adelante, con lo que la siguiente oscilación estará más junta que si el emisor hubiera estado quieto.
Cuando estas ondas más juntas llegan a un receptor, le parece que la frecuencia es mayor. En cambio, las ondas emitidas en el sentido contrario de la marcha sufren el fenómeno contrario: si el emisor se aleja del receptor, la frecuencia recibida es menor. Este fenómeno ocurre también con las ondas sonoras. «Un ejemplo que vemos todos los días es un coche que se acerca, pasa a nuestro lado, para después alejarse: el sonido del motor es más agudo cuando se acerca , y es más grave cuando se aleja. Además cuanto más rápido vaya el coche el efecto es más pronunciado», nos explica López. Los radares de tráfico mandan una señal al coche que pasa y reciben una señal rebotada. En función de las diferencias de la frecuencia rebotada del coche que pasa pueden calcular la velocidad y hacer disparar una cámara fotográfica.
Cuando la onda rebota en nuestro coche, debido a que éste se mueve a cierta velocidad, cambia su frecuencia. Midiendo la diferencia en la frecuencia el radar puede saber la velocidad a la que se movía el vehículo.
Pero se plantea una nueva complicación, ya que la diferencia en las frecuencias es muy pequeña, porque la velocidad a la que se circula es muy pequeña en comparación a la velocidad de la luz. «Para medir esa diferencia entre frecuencias con precisión haría falta una serie de instrumentos muy caros y delicados», añande Jaume López.
Para solventar este inconveniente lo que se hace es superponer la onda original y la reflejada. Al superponer dos ondas , sus oscilaciones se suman y forman una única onda final. Si las dos ondas están oscilando hacia el mismo lado, entonces la onda total será el doble de grande (interferencia constructiva). Por el contrario, si las dos ondas están oscilando en direcciones opuestas, se cancelarán mutuamente y la onda final será muy pequeña (interferencia destructiva).
En el caso del radar, como las frecuencias de las dos ondas son un poco diferentes el ritmo en que cambia la dirección de oscilación de cada una es también diferente. Empiezan oscilando ambas hacia el mismo sentido, con lo cual la onda resultante es mayor. No obstante, al cabo de un rato oscilarán en sentido contrario, haciendo que la onda anterior prácticamente desaparezca. Y así cíclicamente.
Esto significa que la amplitud de la onda total va cambiando con el tiempo y se producen pulsaciones. Este fenómeno ocurre con todas las ondas, por lo que si sabemos el ancho de cada pulsación, el radar puede conocer la frecuencia de la onda reflejada. Y sabiendo la frecuencia, calcula la velocidad a la que se movía nuestro coche.
En cuanto al segundo tipo, los cinemómetros de contacto, en vez de utilizar el efecto Doppler lo que hacen es «medir en qué momento pasa el vehículo por dos puntos». Nos cuenta Jaume López que «si sabemos la distancia entre ambos puntos, midiendo el tiempo que transcurre entre ambos puntos, podemos calcular la velocidad, que es la distancia partido por tiempo, lo que todos aprendimos de pequeños».
«Entre el cinemómetro de contacto y el de tramo (les solemos llamar radares, pero no lo son) la diferencia radica en la distancia entre ambas mediciones», explica. En el de contacto la medición se hace en dos bandas separadas unos centímetros , mientras que en los radares de tramo el paso se controla mediante cámaras equipadas con software de reconocimiento que «leen todas las matrículas y apuntan la hora exacta a la que pasan».
Para el coordinador de LawebdeFisica.com , la ventaja de los controles de velocidad media en un tramo es que «al poder separar los controles mucha distancia (varios kilómetros) la precisión es mucho mayor incluso con un reloj normal». En cambio, en el de contacto, como la distancia es muy pequeña, habría que medir el tiempo con mucha precisión.
Sobre la fiabilidad de los márgenes de error Jaume López nos aclara que «una cosa es el fenómeno físico en el que se basa la medición, y otra la implementación técnica del mismo».
El efecto Doppler es muy conocido por lo que «si tuviéramos emisores de la mejor calidad, y situáramos los coches en la posición idónea, sin interferencias, etc... entonces, podríamos obtener mediciones de gran precisión».
Pero las cosas no son tan fáciles po que «hay un presupuesto limitado, las antenas no pueden ser muy grandes, hay muchos coches y el espectro radioeléctrico está saturado por todo tipo de emisiones», y así, al final, la precisión y los márgenes de error dependerán de las especificaciones técnicas, más que del fenómeno físico.
Aunque dependerá de cada una de las casas fabricantes se suele estimar que el margen de error ronda un 10%.
Pero ojo, porque esto no quiere decir que si la velocidad máxima permitida para una vía es de 100km/k podamos excedernos un 10% y circular a 110 sin exponernos a que nos «pille» el radar y nos pongan una multa.
De nuevo nos aclara Jaume López que se suele decir: «Como el margen de error es del 10%, si voy a 130 no me multan». Esto es erróneo, porque «si el margen de error real es del 10% y tú vas a 130km/h reales, la medición del radar estará en el rango 118 a 142km/h, con lo cual la multa sí es bastante probable. Otra cosa es que los agentes dejen un margen para sancionar mayor que la calibración técnica del aparato».
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