¿Cómo funciona el radar de velocidad?

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Preventivos, punitivos, recaudatorios… Hay mucha controversia sobre la idoneidad de los controles de velocidad automáticos. En este artículo no vamos a profundizar en esta polémica, sino que nos vamos a aprender como funciona el tipo más común de cinemómetro: el radar.

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.

Las ondas electromagnéticas son oscilaciones del campo electromagnético que se propagan en linea recta a la velocidad constante de 299 792 458m/s, un poco menos de 300 000km/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.

El número de oscilaciones que se producen en cada segundo se llama frecuencia. Nuestros ojos son capaces de ver las ondas electromagnéticas que producen entre 400 y 800 mil millones de oscilaciones por segundo; este tipo de frecuencias electromagnéticas reciben el nombre de luz. Sin embargo, las ondas utilizadas en los radares son frecuencias mucho más bajas.

Mucha gente piensa que el radar mide el tiempo que tarda el haz electromagnético en volver a la antena, pero no es cierto. Como la velocidad de la luz es tan grande, el radar debería ser capaz de medir tiempos muy cortos, lo cual es muy difícil y costoso. En realidad, el cinemómetro por radar se basa en el efecto Doppler.

Diagrama del efecto Doppler

El efecto Doppler ocurre cuando el receptor de la onda se mueve con respecto al emisor, o viceversa. Si el emisor se está moviendo, significa que cada nueva oscilación parte desde una posición lijeramente diferente. A consecuencia de esto, la distancia entre cada cresta de la onda será diferente. Pensemos, por ejemplo, en la onda emitida en el mismo sentido del movimiento. 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. Es muy fácil notarlo en los coches de competición, el sonido es muy agudo cuando se acercan, y de golpe se convierte en grave cuando pasan por delante y empiezan a alejarse (de ahí la onomatopeya fiiiiiuuuuuuuuu).

Pero volvamos a los radares que vigilan nuestras carreteras. Cuando la onda rebota en nuestro coche, debido a que éste se mueve a cierta velocidad, cambia su frecuencia. Bien, midiendo la diferencia en la frecuencia, el radar puede saber la velocidad a la que se movía el vehículo.

Pero no es tan sencillo. De nuevo, la diferencia en las frecuencias es muy pequeña, por que la velocidad a la que se circula es muy pequeña en comparación a la velocidad de la luz. Para medir la frecuencia con tanta precisión haría falta un instrumental muy caro y delicado.

Sin embargo, existe una forma de poder medir cambios muy pequeños en la frecuencia con facilidad: 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).

Al superponerse dos ondas de diferente frecuencia se crean pulsaciones.

En el caso del radar, como las frecuencia de las dos ondas son un poco diferentes, el ritmo en que cambia la dirección de oscilación de cada una es también diferente, como podemos ver en el diagrama anterior. Empiezan oscilando ambas hacia el mismo sentido, con lo cual la onda resultante (en naranja) es mayor. No obstante, al cabo de un rato oscilarán en sentido contrario, haciendo que la onda naranja prácticamente desaparezca. Y así cíclicamente.

Esto significa que la amplitud de la onda total va cambiando con el tiempo, se producen pulsaciones. De nuevo, este fenómeno ocurre con todas las ondas; por ejemplo, en las ondas sonoras se utiliza para afinar instrumentos (i.e, si al superponer un diapasón calibrado con una cuerda de piano escuchamos pulsaciones, significa que la cuerda del piano no está bien afinada).

Pues bien, sabiendo el ancho de cada pulsación, el radar puede conocer la frecuencia de la onda reflejada. Y sabiendo la frecuencia, calcula la velocidad al a que se movía nuestro coche. Con un buen equipo, bien calibrado, se pueden obtener mediciones muy buenas de la velocidad. Por ejemplo, en una práctica de laboratorio en segundo de carrera en Física, con una antena de microondas y un osciloscopio, yo mismo puede medir la velocidad de un tren eléctrico con una precisión del 1%.

Fotos | Scalleja, Tkarcher y Tatoute, Jaume

  • EXCELENTE jAUME me gustaba oir hablar del tema: el radar , ese gran desconocido.

    por cierto tengo una curiosidad “maligna” .
    desde que funcionan los radares me he preguntado siempre ¿es posible emitir desde un vehiculo ante la proximidad de un radar una señal que interfiera con la suya anulando la capacidad de deteccion? dijeramos una señal contradoppler ?

    si no das detalles lo entiendo…tampoco es mi pretension…ya me comprendes , solo curiosidad

    gracias compañero

  • Pues yo tengo otra duda (de hecho, sobre el radar tengo tantas dudas que no cabrían en un comentario). ¿Qué ocurre cuando son dos los vehículos que pasan ante un radar y sólo uno de ellos, no necesariamente el más veloz, se presta involuntariamente como “modelo” para que le hagan una foto? ¿Es eso posible desde el punto de vista de la Física?

  • Pep: Por supuesto, si al radar se le hace llegar una nueva señal de frecuencia muy parecida a la que utiliza, la señal que le llega (que debería ser como la de la gráfica naranja) se deforma y el radar no puede distinguir las pulsaciones, haciendo imposible la medición. Esto se llama “signal jamming”. Por lo que se, es ilegal en España.

    Josep: Los radares de tráfico suelen ser direccionales, es decir, ven en una línea recta (normalmente, en diagonal con la calzada), así que sólo verán lo que quede antes en su “línea de visión”. Así que los coches de carriles más alejados pueden quedar bloqueados. Así, pues, qui todo está bien (el radar va bien calibrado y la cámara bien sincronizada), no hará una foto a un coche lento por que le esté adelantando uno más rápido. Supongo que para evitar este bloqueo, en las vías de mucho tráfico los radares se sitúan en pórticos, con un radar encima de cada carril. También existe la posibilidad técnica de usar radares onmidireccionales (como los que se usan en aviación, faltaría más que sólo detectaran los aviones en una línea… aunque básicamente son una antena girando). Aunque, claro, serían muy caros y sensibles como para dejarlos a su merced en medio de la vía.

  • Total, que puede suceder que aparezcan dos vehículos en la foto sólo porque uno de ellos vaya a toda castaña adelantando por el lado más cercano al radar.

    Me parece perfecto. :-/

  • Si el radar está bien calibrado, es fácil distinguir cual de los dos vehículos es el que da positivo: es el que estará en la línea de detección en ese momento. Lo que si puede darse el fenómeno del eclipse, si los dos vehículos pasan en ese momento justo en el mismo ángulo de barrido que hace el radar. Todo esto pensando en los típicos radares de cuneta, como el de la foto del artículo, que están a ras de suelo. Un radar en altura sería (físicamente, si lo han diseñado con eso en mente) diferenciar los vehículos de cada carril.

  • jaume o josep

    gracias
    una cuestion

    los” radares” situados en paneles sup. tecnicamente son cinemometros de contacto independientes para cada carril no? no son estrictamente radares…?

  • Puede que haya alguno de esos (no se si están homologados en España), pero desde luego la mayoría son radares. Se puede ver claramente la cámara y el radar en mucho de ellos. Si fueran de contacto, se podrían ver las zangas claramente en el pavimento.

  • Jaume:
    varias cosas en este mundo de los radares /cinemometros :

    1- me parece haber pasado bajo paneles indicadores donde sí veo la camara pero al mismo tiempo nota el traqueteo de las ruedas sobre el asfaltox2 , ergo interpreto que son cinemometros , no radares tecnicamente ya que no hay pusaciones (corrigeme, pero esos cinemometros miden la diferencia entre el paso de una rueda delantera y la trasera de tu coche?)
    estimando asi el tiempo de paso y por ende si es demasiado corto , se dispara la foto…?

    2-hay personas que creen que los radares forntales al otro lado de la carretera no los captan sin embargo me he enterado que pueden tanto captar los que se le alejan como los que se acercan

    3- no ver un flash no quiere decir que el radar ha sacado foto no? creo que algunos van equipados con luz infrarroja que saca la matricula sin el molesto fogonazo forntal o trasero de noche (eso es optimo en condiciones de baja visibilidad como lluvia o niebla)

    4-creo que la tecnologia LASER se ha aplicado a los radares tambien y la tecnica es diferente, el haz no es por ondas de naja frecuencia sini por rebote del laser???
    podrias explicarlo

    5-y para mas inri creo que tambien se ensayan los radares de tramo para calculo de velocidades punta para evitar los listillos que frenan al llegar al detector pero aceleran luego
    cuando pasan mas tarde por otro calculan la media en base a v= e/t(siendo e= conocido, t=conocido, se saca v) y permite ver si ha habido puntas de velocidad ilegal

    lo unico que no sé es cómo se elige el vehiculo a priori que pasa en el primer detector
    creo que se envia a una central de datos y el azar o una vel limte pilla la matricula de ese coche para compararla con el segundo detector?

    solo veo un problema y es cuando un tipo pasa a 190kmh escondido a la izq de un trailer …el radar al trazar la linea diagonal no lo ve no? debe haberlo visto antes de esconderse no? porque si esta ya detras no se dispara …

    lo siento jaume son muchas preguntas a bocajarro, pero me interesa el tema
    tomate tiempo amigo
    nota: NO HABRIA FORMA QUE EL RADAR MARCARA EN ROJO O AZUL EL VEHICULO QUE IBA MAS RAPIDO…SUGERENCIAS JE JE

  • Se me olvidaba: avecescerca de donde vivo instalan, creo que para ensayos radares en la cuneta que los van moviendo cada ciertos dias …es eso? tienen relacion las famosas cajas verdes en la cuneta con placa sobre el asfalto? simepre he pensado que son catas de parametros de velocidad para ver si merece la pena su ubicacion

    saludos

  • 1) No todos los coches tienen la misma distancia entre ruedas, así que así no funcionan. Si un día tengo tiempo y ganas haré una foto a un cinemómetro de contacto que hay en Mataró y verás como es imposible no distinguirlo.

    2) Teóricamente pueden. Otra cosa es que los diseñen para ello.

    3) Es posible sacar fotos sin flash, sobre todo de día.

    4) Es lo mismo, sólo cambia la forma en que se genera la primera onda.

    5) Esos están en prueba. Se pueden ver varios en las rondas de Barcelona, donde no sancionan pero se usan para decir el tiempo medio que se tarda en llegar a las salidas más frecuentes en los paneles de información.

    Como ya he dicho antes, un radar bien calibrado si puede dejar claro cual de los vehículos es el que ha medido.

    Y sobre lo que dejan en la cuneta, deberías preguntárselo a los que lo hacen… en física no hay asignatura de adivinación 😉

  • gracias Jaume ,
    solo era curiosidad por conocer cual es el proposito de esas arquetas verdes….:)
    Yo desde mi hipotesis arriesgada, creo que sirven para control de num de vehiculos /tiempo en operaciones salida/retorno, o velocidades que se alcanzan?’

    simple hipotesis

  • Jaume, si no es molestia, podrias enseñarme como funciona el cinemometro de contacto(ya habia tenido en cuenta el parametro distancia entre ejes, obviamente distinto entre vehiculos)…pero crei que esa diferencia era poca comparada con la capacidad de deteccion al pasar la ruedas

    ignorancia mia

    salu2

  • Alquimist: Tienen dos puntos de contacto (que se ven como dos mangueras que cruzan la calzada transversalmente; aunque supongo que podrían estar parcialmente enterradas si fuera necesario), separados una distancia conocida (los que he visto yo, aproximadamente medio metro). Miden la diferencia de paso de la misma rueda.

  • Excelente debate sobre el funcionamiento de los radares y sus posibles gazapos.
    Otra pregunta: ¿no conoceis a nadie que se le haya disparado el radar circulando por debajo de la velocidad permitida? Si no recuerdo mal, cuanto más largo (respecto al eje de las ondas) y más aristas o cambios de forma tenga el cuerpo, más posibilidades hay de que el efecto Doppler provoque medidas erróneas.
    Se que si te multan puedes pedir la homologación y calibración del radar o algo así, pero finalmente si ha habido un error, no importa que el radar este bien calibrado
    Se sabe algo del tema?
    Saludos

  • No, el efecto Doppler sólo depende de la velocidad relativa. Las aristas del coche se mueven a la misma velocidad.

  • #15 A no ser que se le caigan las puertas por el camino debido a la excesiva velocidad y a un estado lamentable del vehículo. :o)

  • #16 O que el motor explote por llevar una hora circulando al a velocidad máxima y las partes salgan disparadas a mayor velocidad aún xD.
    Me refería a las situaciones que el radar funciona mal, por ejemplo esta noticia
    http://terranoticias.terra.es/articulo/html/av2165

  • Felipe

    una consulta, esos detectores de velocidad, pueden llegar y prenderlos para detectar velocidad? requiere de un tiempo de inicio de funcionamiento?