Como funciona un detector de metales – Información técnica

¿Como funciona un detector de metales?

Primeros detectores de metales

Un equipo detector de metales es un aparato con componentes electrónicos que advierte la presencia de metales cerca de donde se utiliza. Estos aparatos llamados «detectores de metales» son útiles para hallar inclusiones de metal ocultas en en el interior de objetos o también objetos de metal sepultados bajo tierra.

Frecuentemente consisten en una unidad portátil con una sonda de sensor que puede ser barrida por el suelo o muros o bien otros objetos. Si el sensor se aproxima a una pieza de metal, esto se señala a través de un sonido y tono variable en los altavoces o auriculares o bien una aguja que se mueve sobre un indicador.

Por norma general, el dispositivo da alguna indicación de la distancia. Esto quiere decir que cuanto más cerca esté el metal del sensor, más alto va a ser el sonido y el tono y/o más alta va a ser la aguja.

Otro tipo común son los detectores de metales estacionarios también llamados «manuales o de paso» empleados para el control de seguridad en los puntos de acceso en las prisiones, juzgados, aeropuertos, administraciones públicas, grandes eventos deportivos, etc,  para advertir armas metálicas ocultas en el cuerpo de una persona.

El sistema más simple del funcionamiento de estos equipos, consiste en un oscilador que genera una corriente alterna que pasa por medio de una bobina que genera un campo imantado alterno.

Si una pieza de metal se acerca al conductor y está cerca de la bobina, se inducirán corrientes parásitas en el metal, y esto generará un campo imantado propio. Si se utiliza otra bobina para medir el campo imantado ( un magnetómetro ), se puede advertir el cambio en el campo imantado debido al objeto metálico.

Los primeros tipos de aparatos llamados detectores de metales industriales, se desarrollaron en la década de mil novecientos sesenta y se usaron extensamente para la prospección y búsqueda de minerales y también en otras aplicaciones industriales.

Estos usos incluyen: la detección de minas terrestres, la detección de armas blancas y de fuego como cuchillos y pistolas, en prospección geofísica, en arqueología y para la búsqueda de tesoros.

Otro campo de utilización de los detectores de metales, es en la industria alimenticia, donde son utilizados para detectar la posible presencia de metales como pudiera ser virutas, algún tornillo, etc, en los comestibles. También en la industria de la construcción, estos aparatos son utilizados para encontrar elementos metálicos como refuerzo de acero, cañerías, conductos y cableado eléctrico, etc, sepultados en muros, paredes, techos y suelos.

Los detectores de metales son una herramienta bastante usada por los buscadores de tesoros y se tratan de algo bastante común a la hora de encontrar cualquier tipo de joya. En este artículo te explicaremos cómo es que pueden llegar a funcionar estos detectores.

Principalmente, se puede resumir su composición en una bobina enrollada sobre un núcleo de hierro, esta bobina es recorrida por la energía de la corriente eléctrica generando así un campo magnético. Esta bobina no es más que el conjunto de materiales y esferas conductoras.

A la hora de detectar objetos, esto se realiza mediante la aproximación del detector a un elemento metálico, produciendo una alteración en el flujo magnético e induciendo corrientes eléctricas avisando al detector de que hay algo cerca de él.

Estos detectores son ajustables para incluso discriminar ciertos metales ya que puede que estemos buscando algo en específico y no nos interesa que nos detecte todo lo que encontramos.

Entre los componentes principales podemos diferenciar los siguientes:

  • Batería: Es la fuente de poder del detector, aunque no todos usan el mismo voltaje.
  • Plato: Se trata de la parte más importante ya que es la que acercaremos al terreno para poder así detectar los objetos.
  • Caja de control: Alberga todos los circuitos del detector, en este componente es donde se genera la señal de transmisión.
  • Campos electromagnéticos de transmisión y recepción: Estos se tratan de las señales que dan lugar a que podamos encontrar objetos, la de transmisión es la que el propio detector envía y la de recepción es la recibida por los objetos en cuestión en respuesta a la de transmisión.

También es importante tener en cuenta la frecuencia que utilizamos a la hora de buscar con un detector de metales ya que esta puede determinar si realmente encontramos los objetos deseados o no.

Primeros detectores de metales
  • Los primeros desarrollos modernos

El desarrollo moderno de estos equipos electromagnéticos, empezó en los años veinte. El señor Gerhard Fischer, había desarrollado un sistema de busca de dirección por radio, que se usaría para una navegación precisa.

El sistema funcionó exageradamente bien, mas Fischer apreció que había anomalías en áreas donde el terreno contenía rocas que poseían minerales metálicos. Fischer, le dió vueltas al problema y razonó que si un haz de radio pudiese ser distorsionado por el metal, entonces habría de ser posible diseñar una máquina que advierta el metal utilizando una bobina de busca de frecuencia de radio.

En el año mil novecientos veinticinco, Fischer pidió y consiguió la primera patente para un equipo detector de metales. Si bien Gerhard Fischer fue la primera persona que consiguió una patente para un aparato de estas características, no fué el primero en hacerlo, sino que ya se le había adelantado el señor Shirl Herr, un hombre de negocios de Crawfordsville, Indiana, USA.

Otra solicitud de patente, fue para un detector de metales pequeño de mano, que fue presentado en el mes de febrero de mil novecientos veinticuatro, mas no se patentó hasta julio de mil novecientos veintiocho.

El invento del señor Herr, fue empleado por la segunda expedición a la zona de la Antártica por el almirante Richard Byrd en mil novecientos treinta y tres, cuando se usó para buscar y encontrar objetos que dejaron exploradores precedentes que estuvieron por allí.

Estos primeros equipos de detección, fueron efectivos hasta una profundidad no más de 8 pies. No obstante, fue un teniente Józef Stanisław Kosacki, que era un oficial polaco adscrito a una unidad estacionada en St Andrews, Fife, Escocia, a lo largo de los primeros años de la Segunda Guerra Mundial, quien refinó y rediseñó haciéndolo más práctico un detector para encontrar minas en el suelo.

Unos de los grandes inconvenientes que tuvieron estos primeros aparatos, fue que eran bastante pesados, en tanto que funcionaban con cilindros de vacío y precisaban grandes bultos de baterías de energía separados.

El diseño inventado por Kosacki se empleó extensamente a lo largo de la Segunda Batalla de El Alamein cuando se mandaron quinientas unidades al Mariscal de Campo Montgomery para adecentar los campos de minas de los alemanes en retirada, y después se emplearon a lo largo de la invasión aliada de Sicilia, la invasión aliada de Italia y el Invasión de Normandía. Por entonces, estos equipos fueron de gran ayuda en el campo de batalla.

Como la creación y el refinamiento de esta clase de dispositivos, fue una larga operación de investigación militar en tiempos de guerra. El conocimiento de que Kosacki creó el primer detector de metales práctico se sostuvo en secreto a lo largo del tiempo por más de cincuenta años.

Primeros detectores de metales
  • Más ajustes y perfeccionamiento

Muchos fabricantes de estos nuevos dispositivos trajeron sus ideas a los mercados. White’s Electronics de Oregon empezó en la década de mil novecientos cincuenta a consolidar y deserrollar una máquina llamada «Oremaster Geiger Counter».

Otro líder importante y avanzado en tecnología de detectores fue Converses Garrett, quien fue vanguardista en la máquina «BFO Beat Frequency Oscillator». Con la invención y el desarrollo del transistor en las décadas de mil novecientos cincuenta y mil novecientos sesenta, los fabricantes y diseñadores de detectores de metales fabricaron máquinas más pequeñas y ligeras con circuitos mejorados, que ya no necesitaban de grandes baterías y por lo tanto, de grandes y pesados bultos de transportar. Las compañías y empresas se empezados a interesar por esta nueva tecnología y brotaron en todo USA y Gran Bretaña para satisfacer la creciente demanda.

Modelos superiores:

Los modelos superiores modernos están plenamente informatizados, usando tecnología de circuito integrado para permitir al usuario establecer la sensibilidad, la discriminación, la velocidad de seguimiento, el volumen umbral, los filtros de muesca, etcétera, y sostener estos factores en la memoria para su empleo futuro. En comparación con hace solo una década, los detectores son más ligeros, de busca más profunda, utilizan menos energía de la batería y discriminan mejor.

Los detectores de metales de nueva generación han incorporado tecnologías inalámbricas extensivas para los auriculares, conectarse a redes Wi-Fi y dispositivos Bluetooth . Ciertos asimismo emplean la tecnología de ubicación GPS incorporada para efectuar un seguimiento de la localización de busca y la localización de los elementos encontrados. Ciertos se conectan a aplicaciones de teléfonos inteligentes para ampliar todavía más la funcionalidad.

Los arqueólogos y cazadores de tesoros emplean detectores de metales portátiles más grandes para encontrar artículos metálicos, como joyas , monedas , balas y otros distintos instrumentos sepultados bajo la superficie.

  • Discriminadores; ¿Que son?

El mayor cambio técnico en los detectores de metales, fue el desarrollo del «sistema de equilibrio de inducción». Este sistema implicaba 2 bobinas que estaban balanceadas eléctricamente.

Lo que dejó a los detectores discriminar entre metales fue el hecho de que cada metal tiene una contestación de fase diferente cuando se expone a corriente alterna. Los científicos sabían desde hace bastante tiempo de este hecho. Con el tiempo se desarrollaron detectores que podían advertir selectivamente distintos tipos de metales.

Primeros detectores de metales
  • Y llegaron los nuevos diseños de bobina

Los diseñadores de bobinas asimismo probaron diseños renovadores. El sistema de bobinas de equilibrio de inducción original consistía en 2 bobinas idénticas puestas una sobre la otra. Compass Electronics generó un nuevo diseño: 2 bobinas en forma de D, montadas una tras otra para formar un círculo.

Este sistema fue extensamente usado en la década de mil novecientos setenta, y tanto el tipo concéntrico como el tipo D (o bien panorámico como se conocían) tenían sus entusiastas. Otro desarrollo fue la invención de detectores que podrían anular el efecto de la mineralización en el suelo. Esto dio mayor profundidad, mas fue un modo no discriminatorio.

Funcionó mejor a frecuencias más bajas que las usadas previamente, y se halló que las frecuencias de tres a veinte kHz generan los mejores resultados. Muchos detectores en la década de mil novecientos setenta tenían un interruptor que dejaba al usuario mudar entre el modo perfecto discriminado y el modo perfecto no discriminado. Desarrollos siguientes cambiaron electrónicamente entre los dos modos.

El desarrollo del detector de equilibrio de inducción por último resultaría en el detector de movimiento, que continuamente comprobaba y equilibraba la mineralización de fondo.

  • Y también los de inducción de pulso

Al tiempo, los desarrolladores buscaban emplear una técnica diferente en la detección de metales llamada inducción de pulso. A diferencia del oscilador de frecuencia de latido o bien las máquinas de equilibrio de inducción que utilizaban una corriente alterna uniforme a baja frecuencia, la máquina de inducción de pulso (PI) sencillamente magnetizó el suelo con una corriente momentánea parcialmente potente por medio de una bobina de busca. En ausencia de metal, el campo degeneró a una velocidad uniforme, y el tiempo que tardó en caer a cero voltios se pudo medir con precisión.

No obstante, si el metal estaba presente cuando la máquina disparaba, se induciría una pequeña corriente de Foucault en el metal, y aumentaría el tiempo de decaimiento de la corriente detectada. Estas diferencias de tiempo fueron mínimas, mas la mejora en la electrónica dejó medirlas con precisión y también identificar la presencia de metal a una distancia razonable.

Estas nuevas máquinas tenían una enorme ventaja: eran primordialmente impermeables a los efectos de la mineralización, arena negro. La adición del control por computadora y el procesamiento de la señal digital han mejorado todavía más los sensores de inducción de pulso.

Los beneficios de utilizar un «detector PI» incluyen la capacidad de «horadar» suelos minerales pesados; en algunos casos, el contenido de minerales pesados ​​puede aun asistir a que el detector de PI funcione mejor. En el momento en que un detector «VLF» normalmente se ve muy perjudicado de manera negativa, un «PI» no lo es.

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