Tecnología

Medición de la velocidad del flujo mediante el efecto Doppler

テクノロジー

Los gases que circulan por las tuberías también contienen pequeñas partículas de otros materiales. Se envía una onda de ultrasonido a través de la pared de una tubería. Los ecos reflejados por las partículas en movimiento tienen una frecuencia diferente, lo que permite calcular la velocidad de las partículas.

Este procedimiento permite investigar el flujo en tuberías muy estrechas o en el rango supersónico.  Por ejemplo, puede utilizarse para medir los flujos en los motores de combustión y así mejorar su eficacia.

Navegadores por satélite y GPS: posible gracias al efecto Doppler

El Sistema de Navegación por Satélites – Sistema de Posicionamiento Global, o GPS, es una tecnología de navegación desarrollada en los años 70 del siglo pasado que calcula la posición y la altitud de un receptor utilizando datos de múltiples satélites. Como los satélites se mueven alrededor de la Tierra, los navegadores por satélite y el GPS funcionan según el efecto Doppler. Esto significa que las ondas eléctricas emitidas por estos dispositivos de navegación cambian de longitud, lo que permite deducir la distancia a los satélites. Así es como los navegadores por satélite y los dispositivos GPS calculan la posición del receptor.

Esto significa que mientras los navegadores por satélite, los dispositivos GPS o los teléfonos móviles estén encendidos, se puede determinar la posición del dispositivo. En ocasiones, esto puede ser de gran ayuda para la policía o para las investigaciones sobre personas desaparecidas.

Radar y sonar con efecto Doppler

El radar (de las siglas en inglés RAdio Detecting And Ranging) fue inventado por Heinrich Hertz en 1886, cuando descubrió que los metales reflejan las ondas electromagnéticas, pero no fue hasta la década de 1930 que el radar se desarrolló lo suficiente como para detectar aviones, tanques o barcos atacantes en alta mar a una distancia de hasta 40 km. El tan denostado radar de tráfico (speed trap) se estrenó en 1956.

Mediante el efecto Doppler, el radar envía ondas electromagnéticas que se reflejan en el objeto detectado. El radar de tráfico determina inmediatamente si las ondas están estiradas o comprimidas, y si el objeto se acerca o se aleja, y calcula la velocidad a la que se mueve. El radar de tráfico no sólo detecta a los conductores, sino que también puede utilizarse para gestionar los flujos de tráfico en cuellos de botella, obras de construcción y cruces. Transmite los datos recogidos a un ordenador central, que a su vez determina la velocidad de circulación más eficaz para la situación, y la muestra en señales electrónicas, o ajusta las fases de los semáforos en consecuencia.

El sonar, otra aplicación del efecto Doppler, envía ondas sonoras que en el agua pueden alcanzar unos 1.480 m/s, cuatro veces la velocidad del sonido en el aire. Si estas ondas encuentran un objeto, se reflejan. El sonar utiliza estas reflexiones para determinar las distancias y el movimiento de los objetos.

Los delfines tienen su propio dispositivo natural de ecolocalización, que facilita considerablemente la caza. Al igual que los murciélagos, los delfines emiten sonidos que se reflejan en el cuerpo de sus presas y alertan al cazador de su ubicación.

Utilización del efecto Doppler para la predicción del tiempo

Sin los radares meteorológicos, y por tanto sin el efecto Doppler, sería imposible predecir el tiempo. Las nubes contienen gotas de agua o granizo que reflejan las ondas electromagnéticas. Como estas nubes se mueven, el radar meteorológico puede determinar su posición, así como su velocidad y dirección de movimiento. Analizando estos datos, se pueden hacer previsiones meteorológicas sobre dónde y cuándo podemos esperar que llueva o granice, y en qué cantidad, siempre que el viento no cambie repentinamente de dirección.

El efecto Doppler también está detrás del funcionamiento del radar terrestre. A medida que el emisor se mueve, la longitud de onda del pulso del radar y el eco del objeto buscado revelan la posición y la distancia de éste. De este modo, el radar puede servir para encontrar, por ejemplo, un avión enterrado a 75 m de profundidad en el hielo de Groenlandia que se estrelló 70 años antes, un dinosaurio en la Patagonia o un mamut en Siberia.

Utilizar el efecto Doppler para medir la Tierra

Uno de los objetivos de la geodesia (geometría práctica) es investigar los múltiples contornos de la superficie de la Tierra, con el fin de mostrarlos con diferentes colores para terrenos planos o zonas montañosas en los mapas geográficos. Desde los años 60, los “satélites Doppler”, el sistema TRANSIT desde 1996 y el sistema DORIS desde 1990, realizan mediciones igualmente detalladas y precisas de la superficie terrestre. Los satélites giran en torno a las longitudes de la Tierra (por encima de los polos) y escanean la Tierra de forma similar al radar. Dado que estos satélites se mueven muy rápido con respecto a la Tierra “estacionaria”, también entra en juego el principio Doppler.

La Orbitografía Doppler y el Radioposicionamiento Integrado por Satélite (DORIS) no se pierden nada porque las órbitas combinadas de los satélites individuales forman una especie de cuadrícula 3D alrededor de la Tierra, que enmarca la Tierra mientras gira sobre su eje.