Mar
2008

Detectores de metales. Características, funcionamiento e historia ®

Características Técnicas de los Detectores Lúdicos

Anatomía de un detector de metales

Este es un típico detector de metales. Como se puede apreciar, es ligero y se compone de solo unos pocos elementos. Foto 4.

Detectores05

Estabilizador. Mantiene el detector estable mientras se busca con un movimiento continuo de vaivén de izquierda a derecha y de derecha a izquierda.

Pantalla Indicadora. Indica la información relativa a la búsqueda.

Caja de Control. Contiene el circuito electrónico, el altavoz, las pilas y los mandos de control. Es el cerebro del detector.

Eje. Une la caja de control y el plato de búsqueda. Suele ser ajustable para acomodarlo a la estatura del usuario y cumple la función secundaria de ser el eje donde se enrolla el excedente de cable del plato.

Plato de Búsqueda. Es la parte que realmente localiza los metales. Se conecta a la caja de control mediante un cable apantallado que evita interferencias.

Principio General de Funcionamiento

Todos los detectores de metales trabajan sobre el mismo principio básico, el de la conductividad. Todos los metales, sean o no ferrosos son conductores, es decir, el calor y la electricidad pueden pasar a través de ellos.

Dentro del plato de búsqueda de un detector, se encuentran dos bobinas de cable esmaltado enrolladas en espiral sobre un núcleo. Estas bobinas reciben el nombre de “bobina transmisora” y “bobina receptora”. La bobina transmisora conduce un flujo de corriente que es invertido varios miles de veces por segundo, (frecuencia de trabajo), originando un campo electromagnético capaz de penetrar en la tierra y la bobina receptora es capaz de detectar la variación de este campo por la presencia de un metal. Esto se consigue de tres formas distintas:

Generación de Corrientes de Remolino. Cuando un objeto metálico interfiere en el campo magnético creado por la bobina del detector, se inducen pequeñas corrientes eléctricas en la superficie del objeto que hacen que el objeto genere su propio campo electromagnético e induzca una corriente en el sentido de la bobina. Esta pequeña corriente, es detectada por la bobina receptora del detector, ya que causa un desequilibrio en su voltaje. La corriente es amplificada por el circuito del detector, transformandose en una señal acústica. Este sistema de detección tambien se conoce como Generación de Campo Electromagnético Secundario. Los detectores son sensibles a la superficie del objeto, no a su masa.

Perdida de Fuerza Asimétrica. Cuando se genera un campo electromagnético, sus líneas de fuerza son simétricas. Si un metal interrumpe este campo electromagnético, las líneas se redistribuyen concentrándose sobre la superficie del objeto debido a la conductividad inherente de los metales, esto ocasiona un desequilibrio en las bobinas de búsqueda que se traduce en una señal acústica. Este principio también es conocido como electro distorsión del campo electromagnético.

Pérdida de Fuerza del Campo. Este sistema esta basado en un principio similar al de Generación de remolinos de corriente. Cuando se inducen corrientes de remolino en un metal enterrado, el campo electromagnético generado por la bobina emisora pierde fuerza, esta perdida es detectada por la bobina receptora y es traducida en una señal acústica.

Funcionamiento Específico

Detectores TR, Transmisión/Recepción o de Balance de Inducción. Es el primer sistema de detección que se invento. Dentro del plato, podemos encontrar dos o tres bobinas independientes entres si, que se encuentran ligeramente solapadas para producir una inducción nula entre ellas. Una de las bobinas es transmisora y genera un campo magnético alterno, las otras son bobinas receptoras. En reposo, las bobinas se encuentran “balanceadas o equilibradas”, pero cuando un objeto metálico entra en el campo magnético de la bobina transmisora, el objeto induce una corriente en la bobina receptora produciendo un desequilibrio que es captado por un circuito comparador, lo que produce una señal acústica.

Detectores BFO (Beat Frecuency Oscillator), de Frecuencia de Batido. El sistema BFO fue el segundo tipo de detector en inventarse. El funcionamiento esta basado en la variación de la inductancia (aprox. un 0,1%) de una bobina al acercarla a un objeto metálico. Al ser esta variación tan pequeña el sistema BFO usa frecuencias de radio a 100 Khz. Este sistema se compone de 2 bobinas que oscilan a la misma frecuencia, al mezclar las frecuencias de ambas bobinas se obtiene por diferencia un “batido 0” (100.000 Hz. – 100.000 Hz. = 0 Hz. Cuando un metal se acerca a la bobina osciladora se produce un cambio en la frecuencia de oscilación, obteniendo una nota de audio en la misma frecuencia que la frecuencia de diferencia.

Detectores PI (Pulse Induction) o de Inducción de Pulsos. El sistema se basa en la aplicación y corte muy rápido de una corriente muy intensa a través de una bobina de unas pocas espiras y con poca resistencia. Esto origina un intenso pulso magnético que induce un campo magnético residual en los metales cercanos a la bobina. El pulso recibido es de una duración de apenas unos microsegundos. La frecuencia típica de los detectores de pulsos es de 100 pulsos por segundo, aunque existen detectores desde 22 a varios miles de pulsos por segundo. Cuanto mas baja sea la frecuencia de trabajo mayor será el transito de corriente por la bobina en cada pulso, sin embargo se generaran pocos pulsos por segundo. Frecuencias mayores generaran pulsos más cortos y un ahorro considerable de energía. Frecuencias mas bajas tienden a alcanzar mayor profundidad y mayor sensibilidad a la plata, sin embargo son menos sensibles al oro y al níquel, y requieren barridas más lentas del plato, al tener respuestas más lentas del metal localizado. En términos generales, son mas usados los detectores de frecuencias altas.

Discriminación

La discriminación es la propiedad que tienen algunos detectores de baja frecuencia de diferenciar entre distintos tipos de metal. Esta propiedad, no deja de ser una aproximación, ya que la señal eléctrica generada de algunos metales es muy similar. Distintos metales a distinta profundidad y con distinto tamaño, pueden generar respuestas similares que induzcan a pensar que se trata del mismo metal, aun siendo metales diferentes. Por ejemplo el aluminio y el oro son dos metales que fácilmente pueden generar respuestas similares o incluso idénticas. En ocasiones también puede ocurrir con el cobre y la plata, sin embargo, la identificación de de metales férricos de no férricos, es bastante precisa. En este proceso de identificación tiene una especial importancia la posición del objeto en tierra, una chapita de cobre de canto, en caso de ser señalada, será reconocida como de un metal distinto que si se encuentra plana, recordemos que lo que altera el campo magnético de un detector es la superficie de un objeto metálico, no su volumen. Con la tecnología usada actualmente en materia de detección metálica, seria indispensable que todos los objetos enterrados estuviesen formados de la misma composición metálica y a la misma profundidad para realmente obtener un sistema de discriminación efectivo.

Actualmente los detectores usan dos formas de discriminación que suelen estar directamente emparentados con su precio. La discriminación Férrica/No Férrica, solo identifica entre objetos metálicos de naturaleza ferrosa o no ferrosa. Dependiendo del fabricante también identifica con mayor o menor probabilidad pequeños fragmentos de papel de aluminio. La segunda forma de discriminación, identifica de forma probable la naturaleza de cualquier metal detectado, aunque esto dependerá de la pericia del usuario.

La discriminación obedece a un fenómeno que se conoce como desplazamiento de fase. El desplazamiento de fase es la diferencia de tiempo entre la frecuencia emitida por la bobina transmisora y la frecuencia emitida por el objeto detectado. Esta diferencia puede resultar en dos cosas:

Inductancia. Un objeto que conduce la electricidad fácilmente (es inductivo) es lento en reaccionar a los cambios en la corriente.

Resistencia. Un objeto que no conduce la electricidad fácilmente (es resistente) es rápido en reaccionar a los cambios en la corriente.

Básicamente esto significa que un objeto con alta inductancia va a tener un desplazamiento de fase mayor, ya que tardara más en alterar su campo magnético, mientras que un objeto con alta resistencia va a tener un desplazamiento de fase más pequeño. La cantidad de desplazamiento de fase de un metal se analiza mediante un par de circuitos electrónicos llamados demoduladores de fase, que comparan el desplazamiento con el promedio para un tipo de metal concreto. Conocidos los desplazamientos de fase para distintos tipos de metales, muchos detectores de gama medio/alta, incluso permiten que el operador filtre objetos que sobrepasan o no llegan a valores de fase determinados. Dependiendo del tipo de detector, el filtrado de metales se puede hacer de dos formas distintas:

Discriminación Lineal. La fase de los metales más comunes, obedece a un orden establecido, partiendo desde el hierro, le siguen el papel de aluminio, oro, níquel, aluminio, plata pequeña, plomo, cobre, plata y bronce. Este orden será determinante en los detectores que usen este tipo de discriminación, ya que al realizarse de forma ascendente, el detector rechazara la mayor parte de objetos con una composición metálica que quede por debajo del metal seleccionado. Hay que tener en cuenta que la mayor parte de los metales mencionados, entran en el rango del metal que tienen por encima y por debajo, algunos como el oro, puede entrar en el rango de varios, por tanto no eliminaremos por completo la posibilidad de encontrar un metal rechazado si no eliminamos también al que tiene por encima. En un caso practico, si deseamos omitir el plomo, metal que abunda mucho por su larga tradición de uso, también omitiremos la posibilidad de encontrar la mayor parte de objetos de plata y eliminaremos casi por completo la posibilidad de encontrar objetos de aluminio y níquel , pero aun localizaremos objetos de cobre, bronce o incluso de oro.

Discriminación por bloques o Notch. La diferencia existente con el tipo de discriminación anterior, reside en que la discriminación por bloques permite aceptar o rechazar metales sin tener en cuenta el orden que se menciono en el apartado anterior. Por ejemplo, es posible rechazar objetos de hierro, plomo y níquel, y aun localizar algunos objetos de plata u oro.

Detectores06Una vez localizado un metal, el circuito de discriminación puede identificarlo de diversas formas, dependiendo del fabricante y gama del detector. Algunos modelos que no cuentan con pantalla, realizan la identificación mediante distintos tonos para distintos grupos de metales, siendo frecuente los detectores de 2 y 3 tonos. Los que cuentan con pantalla, (Foto 5) pueden identificar los objetos mediante aguja, iconos, números o barras, todo depende de la imaginación del fabricante.

Recordad, que los sistemas de discriminación distan mucho de ser perfectos, y son usados por los aficionados como una mera orientación, nunca como un sistema completamente efectivo.

El Balance de Tierra

La mayor parte de suelos, contienen alguna cantidad de hierro, que puede tener propiedades conductoras debido a la presencia de sales minerales disueltas en las aguas subterráneas. El resultado, es que la señal recibida por el detector a causa de este fenómeno, puede ser varios miles de veces más fuerte que la señal resultado de pequeños objetos que se encuentren enterrados a cierta profundidad. Afortunadamente, el desvío de fase causado por la tierra, tiende a permanecer constante en un área limitada. Todos los detectores de baja frecuencia de gama media/alta, tienen un ajuste para minimizar los efectos del terreno durante la búsqueda, esto permite mantener la estabilidad y optimizar el rendimiento. El balance de tierra se puede hacer de forma manual o automática, los detectores mas sofisticados, realizan el balance de tierra de forma automática mediante un sencillo proceso en el momento que se va a iniciar la búsqueda, si durante la búsqueda hay un cambio significativo en la composición del terreno, el detector se ajustara igualmente de forma automática a la nueva composición mineral.

Rompiendo el Mito. Profundidad de Detección

Quizás este sea uno de los mayores mitos existentes sobre los detectores de metales, hasta tal punto que no resulta difícil encontrar en medios de prensa afirmaciones como que un detector alcanza profundidades de varios metros. (1).

La profundidad de detección de un detector de metales depende de muchos factores y se extiende desde cinco o diez centímetros a una profundidad mayor. Los factores a tener en cuenta son las propias especificaciones técnicas del modelo, densidad, mineralización y humedad del suelo, tamaño, forma y material del objeto, posición en la que se encuentra enterrado y superficie que expone al plato del detector y en cierta medida, la pericia del usuario. De este modo, no se puede dar una respuesta simple a esta pregunta.

En condiciones optimas de búsqueda, un detector de gama media/alta puede localizar objetos del tamaño de una moneda de 10 cts. de €uro a unos 10 cms. y una moneda de 2 €uros a una profundidad de entre unos 25 a 30 cms. En el aire, se pueden detectar objetos más grandes a distancias de hasta 50 o 60 cms., aunque esto no es efectivo sobre el terreno debido a que el detector se vuelve inestable con ajustes máximos de sensibilidad a causa del efecto tierra. De otra parte, los detectores suelen rechazar aquellos objetos que sobrepasan el límite de efectividad del sistema de discriminación de los detectores VLF convencionales.

Otros Aspectos Técnicos

VCO (Oscilador Controlado por Voltaje). Hace que el detector emita un sonido mas agudo cuanto mas intensa sea la señal del objeto localizado. Solo funciona en los modos que no usan discriminación.

Auto Track. Se encarga de ajustar el detector de forma automática a los cambios de mineralización del terreno.

Sensibilidad. Con el ajuste de la sensibilidad, se pretende que el detector tenga un funcionamiento estable a la vez que un buen rendimiento en el terreno de búsqueda. En terrenos con una mineralización alta, habrá que reducir el valor de sensibilidad, de lo contrario, el detector dará señales falsas y frecuentes e incómodos “chasquidos” que harán imposible la búsqueda.

Pinpoint. Es un sistema que permite la localización exacta del objeto detectado en referencia al centro del plato de búsqueda.

Todo Metal. La mayor parte de los detectores disponen de un modo de búsqueda en todo metal (sin discriminación) que suele ser usado para la prospección de minerales.

Búsqueda estática y dinámica. Un detector puede localizar un metal cuando se encuentra en movimiento o parado. Cuando para detectar el plato debe de estar en movimiento, se denomina modo de búsqueda dinámica. Sin embargo, si al detener el plato sobre el metal localizado el detector sigue sonando, se denomina búsqueda estática. Los sistemas de búsqueda normales, usan el modo dinámico por ser mas rápido, la búsqueda estática se utiliza para una búsqueda reposada y la localización exacta de los metales detectados.

Tono Umbral. Es el tono de fondo que emiten algunos detectores en funcionamiento. Este tono de fondo se puede situar en un modo inaudible, y suele indicar distintos cambios en el terreno, así como los reajustes que el sistema realiza mediante el autotrack, disminuyendo el volumen.

Búsqueda por Tonos. En el sistema de búsqueda por tonos, el detector emite tonos distintos según el metal localizado. Los sistemas de detección más básicos, emiten un tono grave para objetos férricos y agudo para no férricos. Otros sistemas mas avanzados, pueden aumentar a tres los tonos, incluyendo un tono medio para objetos como aluminio o níquel. Los detectores mas sofisticados pueden llegar a usar hasta 190 tonos distintos, según el tipo de composición metálica que se este detectando. No obstante, recordemos que esto solo son aproximaciones.

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