Cómo funcionan los detectores de metales

funcionamiento detectores de metales

¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan los detectores de metales?. En este artículo, descubrirás cómo estas máquinas encuentran monedas valiosas, protegen a los soldados y hacen que nuestros aeropuertos sean más seguros.

Hay algo maravilloso en la perspectiva de encontrar tesoros enterrados. Tiene un atractivo innato, que probablemente sea la razón por la cual la detección de metales se ha convertido en un pasatiempo tan popular. Si eres una de las millones de personas que usa detectores de metales para descubrir monedas ocultas y otras reliquias potencialmente valiosas, ¡sabrás exactamente a qué me refiero!

Por supuesto, los detectores de metales no se utilizan solo por diversión. La tecnología tiene una variedad de aplicaciones, incluida la detección de minas en zonas de guerra y la prevención de personas que llevan objetos peligrosos.

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Cómo funcionan los detectores de metales

Animación que muestra cómo funcionan los detectores de metales
  1. Una batería en la parte superior del detector de metales activa el circuito del transmisor (rojo) que pasa la electricidad a través de un cable en el mango a la bobina del transmisor (rojo) en la parte inferior.
  2. Cuando la electricidad fluye a través de la bobina del transmisor, crea un campo magnético a su alrededor.
  3. Si desliza el detector sobre un objeto metálico (como esta vieja llave gris), el campo magnético penetra a través de él.
  4. El campo magnético hace que una corriente eléctrica fluya dentro del objeto metálico.
  5. Esta corriente eléctrica que fluye crea otro campo magnético alrededor del objeto. El campo magnético atraviesa la bobina del receptor (azul) que se mueve por encima de ella. El campo magnético hace que la electricidad fluya alrededor de la bobina del receptor y sube al circuito del receptor (azul) en la parte superior, haciendo sonar un altavoz y alertándote de que has encontrado algo.

La forma en que los detectores de metales encuentran el metal es un misterio para muchas personas. En realidad es relativamente simple, y todo comienza con el principio del electromagnetismo.

Los fundamentos del electromagnetismo

El electromagnetismo suena intimidante, pero es solo la combinación de electricidad y magnetismo .

Dependemos de la electricidad para casi todas las actividades en nuestros días. Ya sea que estemos navegando por la red, viendo la tele, usando un secador de pelo o cocinando, todos tenemos claro la importancia de la electricidad en la vida moderna.

Lo que algunas personas no saben es que también confiamos en el magnetismo, solo que de una manera menos obvia. Para crear electricidad, un generador hace girar un tambor de alambre de cobre a través de un campo magnético. Esto genera electricidad dentro del cable: el campo magnético ha creado electricidad. La relación también funciona a la inversa, qué es cómo funcionan los motores eléctricos.

fundamentos del electromagnetismo

En otras palabras, la electricidad puede crear magnetismo, y el magnetismo puede generar electricidad.

Hay un concepto más que es importante tener en cuenta. Un campo magnético cambiante provoca un campo eléctrico cambiante . Lo mismo se aplica a la electricidad: un campo eléctrico cambiante genera un campo magnético cambiante. Esta es la versión corta de una de las famosas ecuaciones de Maxwell

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Cómo utiliza un detector de VLF el electromagnetismo

Entonces, ahora sabemos que los campos magnéticos generan campos eléctricos, y que lo contrario también es cierto.

Sin embargo, ¿cómo se aplica esto a los detectores de metales?

Existen diferentes tipos de detectores de metales, por lo que no todos funcionan de la misma manera. Comenzaremos con uno de los detectores más comunes, conocido como frecuencia muy baja (VLF) .

Estos tipos de detectores contienen dos bobinas: una bobina transmisora y una bobina receptora .

Como su nombre indica, la bobina del transmisor «transmite» un campo magnético alrededor del detector. Esto se logra conectando una batería que pasa una corriente eléctrica alterna a través de la bobina (recuerda, la electricidad genera campos magnéticos). La «frecuencia de funcionamiento» de un detector moderno es la frecuencia con la que se alterna la dirección de la corriente.

como funciona un detector de metales

Lo mejor de los campos magnéticos es que no se ven afectados por el suelo o la suciedad, ya que los atraviesan directamente. Si el detector está lo suficientemente cerca de un objeto metálico, el campo magnético que cambia constantemente actúa sobre los átomos dentro del metal, lo que hace que los electrones se muevan. Esto crea un campo eléctrico cambiante, que establece un campo magnético cambiante alrededor del metal .

En otras palabras, el acto de mover un detector de metales cerca del metal hace que un nuevo campo magnético rodee el metal.

Aquí es donde la bobina del receptor es útil. A medida que la bobina receptora se mueve a través del nuevo campo magnético que rodea el metal, se genera una corriente eléctrica en la bobina. La bobina está conectada a un altavoz, lo que produce un pitido o un clic.

En una nota técnica, el cable del receptor debe estar dispuesto de manera que no se vea afectado por el campo magnético de la bobina del transmisor. De lo contrario, cualquier señal del metal sería inundada por la corriente de la bobina del transmisor más grande y más cercana.
Una buena ventaja es que cuanto más cerca estés del metal, más fuerte será el campo magnético y, por lo tanto, mayor será la corriente eléctrica. Es por eso que el pitido es más fuerte cuando estás más cerca de un objeto.

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Cómo funciona un VLF para detectar diferentes tipos de metales

detector de metales VFL
Detector de metales VFL

Los detectores de metales VLF pueden hacer una suposición informada sobre qué metal se ha detectado (aluminio, oro, hierro y otros). ¿Cómo hacen esto?

La capacidad de distinguir diferentes metales se debe a un principio llamado desplazamiento de fase .

Sin ser demasiado detallado, la frecuencia de la bobina del transmisor es diferente de la detectada por la bobina del receptor. Esto se debe a que cada tipo de metal tiene una resistencia eléctrica diferente, lo que afecta la facilidad con que la electricidad fluye a través de él.

Al conocer la resistencia de cada material y, por lo tanto, el cambio de fase, el detector puede determinar qué tipo de metal está debajo del suelo. Esto se llama discriminación en la detección de metales.

Como beneficio adicional, muchos detectores VLF también te permiten filtrar metales que no deseas encontrar. Esto se logra mediante el uso de una perilla para establecer un cierto umbral de cambio de fase. Si desea detectar un rango específico, algunos detectores VLF le permitirán crear muescas (o rangos de cambio de fase), o incluso múltiples muescas.

¿Quién inventó el detector de metales?

Se podría argumentar que los orígenes del detector de metales se remontan a James Maxwell, quien descubrió las ecuaciones que son esenciales para su funcionamiento. Sin embargo, no fue hasta finales del siglo XIX que los científicos comenzaron a usar estas importantes teorías para crear máquinas para detectar metales. El primer modelo «portátil» fue inventado por un francés llamado Gustave Trouve en 1874, mientras que Alexander Graham Bell desarrolló rapidamente una máquina en el año 1881 para detectar una bala que quedó alojada en la espalda del presidente James Garfield al recibir dos disparos. Finalmente el presidente fallecería 80 días después de sufrir dicho atentado.

primer detector con el que intentaron encontrar la bala al presidente Garfield
El detector con el que intentaron encontrar la bala alojada en las espalda del presidente Garfield

Sin embargo, no fue hasta la década de 1920 que el desarrollo de detectores de metales comenzó a acelerar. La primera patente para un detector de metales fue otorgada a Gerhard Fischer en 1925, aunque fue mejorada por una variedad de inventores a lo largo de los años. El teniente Jozef Stanislaw Kosacki, por ejemplo, refinó el diseño en una máquina que era más práctica, aunque considerablemente más pesada que las máquinas modernas.

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Tipos de detectores de metales

Existen diferentes tipos de detectores de metales, y uno de los más importantes para la detección de metales es el detector de inducción de pulso (PI) .

A diferencia de los detectores VLF, estos generalmente tienen una sola bobina que actúa como transmisor y receptor. Se pasan pulsos cortos de corriente a través de un cable, lo que crea un campo magnético. Una vez que el pulso se apaga, el campo se colapsa, lo que provoca un pico en la electricidad, lo que resulta en otra corriente de corta duración.

Si el detector está cerca de un elemento metálico, el circuito de muestreo del detector recoge el campo magnético opuesto. Puede detectar el metal a medida que el segundo pulso (llamado pulso reflejado ) tarda más en desvanecerse.

Si bien la tecnología de inducción de pulso proporciona una mayor profundidad y una sensibilidad decente para el oro, hay algunas desventajas.

La mayoría de los detectores de PI no son adecuados para su uso en áreas urbanas, ya que no pueden identificar o ignorar la «basura» de hierro. Esto se debe a que tienen poca discriminación en comparación con VLF. Sin embargo, son mejores para buscar en zonas rurales y pueden proporcionar una búsqueda más profunda. También son excelentes para playas y otros entornos que contienen material altamente conductor.

También hay detectores de metales con oscilador de frecuencia de pulso (BFO) . Estos son los más baratos y menos complejos. No son tan precisos como los detectores VLF o PI, y no proporcionan la misma cantidad de control.

Además de los detectores PI, BFO y VLF, hay una variedad de otros para diferentes industrias. Muchos detectores industriales, por ejemplo, tienen un diseño de tres bobinas. Esta configuración permite a los instrumentos detectar pequeñas piezas de metal.

¿A que profundidad se pueden detectar los objetos?

a que profundidad pueden detectar los metales

Esta es una pregunta difícil de responder. En general, la profundidad máxima es de alrededor de 20-30 cm. Sin embargo, la profundidad máxima de un detector puede variar según varios factores:

  • Tipo y tamaño del objeto: Cuanto más grande es el objeto, más grande es el campo magnético y más profundo se puede detectar. Los metales que crean campos magnéticos más fuertes (como el hierro) también son más fáciles de detectar.
  • Tipo de detector: los diferentes tipos de detectores pueden detectar metales a varias profundidades. Incluso entre detectores del mismo tipo, la tecnología y la frecuencia utilizadas pueden afectar la profundidad máxima de detección.
  • Interferencia: cualquier cosa que pueda conducir una corriente eléctrica puede interferir con las lecturas de los detectores de metales. Esto incluye cables, tuberías y líneas eléctricas.
  • Tipo de suelo: si el suelo contiene materiales conductores de forma natural, puede dificultar la detección de objetos.

Además, algunos objetos metálicos hacen que la conductividad del suelo circundante aumente con el tiempo. Esto se llama halo.

¿Para qué se pueden usar los detectores de metales?

Los detectores de metales se utilizan para una variedad de propósitos y vienen en muchas formas. Algunos de los más comunes incluyen:

  • Escaneo de seguridad: Uno de los usos más obvios de los detectores de metales es la seguridad del aeropuerto. Todos los pasajeros caminan a través de pórticos que usan detectores de pulso y corriente alterna, mientras que el personal puede usar modelos portátiles para localizar objetos. Los detectores modernos no solo detectan metales, también pueden proporcionar tamaños aproximados. Se utilizan sistemas similares en edificios y eventos de seguridad.
  • Detectores industriales: Los detectores de metales son una herramienta vital en muchas industrias, incluyendo alimentos, plásticos, minería, farmacéutica y una variedad de otras. En la industria alimentaria, por ejemplo, los detectores pueden alertar al personal sobre alimentos contaminados con metal de la maquinaria.
  • Arqueología: Los arqueólogos han estado utilizando detectores de metales durante más de 50 años, ya que es excelente para encontrar cosas como líneas de fuego en sitios militares. Sin embargo, a muchos arqueólogos no les gustan los aficionados, ya que una vez que se encuentra un artefacto y se desentierra, el contexto se pierde sin una encuesta más detallada.
  • Aficionados: Los aficionados a los detectores de metales buscan una amplia gama de artefactos y objetos. Algunos de los más comunes incluyen monedas, oro, objetos históricos y artículos modernos valiosos (como collares). La detección de metales se ha convertido en un pasatiempo popular, con clubes de todo el mundo para aprender y comparar hallazgos.

Suena divertido, pero ¿no son caros y difíciles de usar?

Los detectores de metales pueden parecer intimidantes para el recién llegado, pero no tienen porque ser complicados, o incluso costosos. Es cierto que los detectores modernos son cada vez más avanzados, pero en muchos casos puedes utilizarlos sin problema, con solo conocer los conceptos básicos. Algunos de los mejores detectores para principiantes son relativamente baratos y te permiten buscar monedas y otros objetos con una gran probabilidad de éxito.

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