¿Qué es un detector de metales VLF?

Los detectores de metales VLF (Very Low Frequency) son los más populares en el mercado para los aficionados a la detección de ocio, y es el tipo de equipo que más se encuentra entre los buscadores de metales. Su funcionamiento es muy diferente de otras tecnologías empleadas en detectores de alta gama y profesionales. Son detectores que pueden utilizarse en la mayor variedad de zonas geográficas y estrategias de detección de metales.

Los dispositivos VLF utilizan dos bobinas, una para emitir y otra para recibir. Detectan bien la mayoría de los metales y pueden ser usados en una gran variedad de terrenos. La mayoría de los detectores VLF están equipados con configuraciones que permiten al buscador reducir las señales provenientes de metales no deseados como el hierro y el aluminio.

El principio de funcionamiento de los detectores VLF

La bobina emisora

Dentro del plato del detector de metales (a veces llamado cabezal de búsqueda, bobina, antena, etc.) se encuentra una bobina de hilo llamada bobina de emisión. Una corriente electrónica atraviesa el plato para crear un campo electromagnético. El sentido de la corriente se invierte varios miles de veces por segundo; la frecuencia de emisión, o «frecuencia de funcionamiento», corresponde al número de veces por segundo que la corriente pasa del sentido horario al antihorario, y luego nuevamente al sentido horario.

Cuando la corriente circula en una dirección determinada, se produce un campo magnético cuya polaridad (como los polos norte y sur de un imán) se dirige hacia el suelo; cuando la corriente se invierte, la polaridad del campo se dirige hacia fuera del suelo. Cualquier objeto metálico (o cualquier otro objeto conductor de electricidad) que se encuentre cerca experimentará un flujo de corriente inducido en su interior por la influencia del campo magnético cambiante, de la misma manera que un generador eléctrico produce electricidad moviendo una bobina de hilo dentro de un campo magnético fijo.

Este flujo de corriente dentro de un objeto metálico produce a su vez su propio campo magnético, con una polaridad que tiende a ser opuesta al campo de transmisión.

La bobina receptora

Una segunda bobina de hilo dentro del plato, la bobina receptora, está dispuesta (según diversos métodos) de manera que se anula casi por completo la corriente que normalmente circularía por ella debido a la influencia del campo transmitido. Por lo tanto, el campo producido por las corrientes que circulan en el objeto metálico cercano provoca corrientes en la bobina receptora que pueden ser amplificadas y procesadas por la electrónica del detector de metales sin ser sobrepasadas por las corrientes resultantes del campo transmitido, mucho más potente.

La señal recibida que resulta suele aparecer retrasada en relación con la señal emitida. Este retraso se debe a la tendencia de los conductores a dificultar el flujo de corriente (resistencia) y a impedir los cambios en el flujo de corriente (inductancia). A este retraso aparente se le llama «desfase».

El mayor desfase se produce en los objetos metálicos que son principalmente inductivos, es decir, objetos grandes y gruesos fabricados con excelentes conductores como el oro, la plata y el cobre. Desfases menores son típicos de objetos que son principalmente resistivos, es decir, objetos más pequeños, más delgados o compuestos de materiales menos conductores.

Algunos metales poco o nada conductores también pueden permitir que el receptor capte una señal potente. A estos materiales se les llama «ferromagnéticos». Las sustancias ferromagnéticas tienden a magnetizarse cuando se colocan en un campo, como ocurre con un clip que se magnetiza temporalmente al ser atraído por una barra imantada. La señal recibida presenta poco o ningún desfase.

La mayoría de los suelos y arenas contienen pequeños granos de minerales ferrosos que hacen que el detector de metales los perciba como ampliamente ferromagnéticos. Los objetos de hierro (clavos) y de acero (anillas de latas) presentan tanto propiedades eléctricas como ferromagnéticas.

Conviene destacar que esta explicación describe un detector de metales de «Inducción Balanceada», a veces llamado «VLF» (Very Low Frequency, por debajo de 30 kHz). Se trata de la tecnología más popular actualmente, que incluye los detectores de baja frecuencia (30 a 300 kHz) destinados a la prospección.

Gestión del procesador electrónico relacionada con el VLF

El microprocesador es un circuito electrónico complejo que puede ejecutar todas las funciones lógicas, algorítmicas y de control necesarias para construir un ordenador. Una secuencia de instrucciones almacenadas, llamada «Programa», es ejecutada por el microprocesador, una a una, a una velocidad que puede alcanzar varios millones de veces por segundo.

El uso de microprocesadores en los detectores de metales actuales abre posibilidades inimaginables gracias a las mejoras y a la miniaturización. En el pasado, la incorporación de nuevas funciones útiles a un detector de metales implicaba añadir botones de control e interruptores adicionales. Existían límites evidentes a este enfoque: en un momento dado, el tamaño, el coste y la confusión de los usuarios se volvían incontrolables.

Con un microprocesador, una pantalla de cristal líquido y teclas, el problema queda resuelto. Se pueden añadir un número prácticamente ilimitado de funciones sin necesidad de añadir hardware adicional. Estas funciones pueden organizarse mediante un sistema de «Menús», de manera que cualquier persona que pueda seguir las instrucciones en pantalla pueda encontrar fácilmente el comando que busca y ajustarlo a su gusto. De esta manera, un solo detector de metales puede configurarse para casi cualquier aplicación o para adaptarse a las preferencias personales de cada usuario.

Podría pensarse que esto parece un poco complicado: ¿qué pasa si no se quiere perder tiempo haciendo todos estos ajustes? Aquí es donde reside el verdadero valor añadido del control por microprocesador: no es necesario hacerlo. Cada comando puede configurarse en una posición generalmente útil por el microprocesador cada vez que se enciende la máquina, de modo que el usuario principiante u ocasional no necesita saber que todas estas funciones avanzadas están presentes.

O mejor aún, se puede seleccionar la preferencia en el menú: militaria, prospección de oro, búsqueda de monedas, etc. El microprocesador realizará todos los ajustes automáticamente, eligiendo parámetros que han demostrado su eficacia en condiciones reales de uso por parte de usuarios experimentados.

Además de estas ventajas, potentes rutinas de software pueden utilizarse para mejorar las capacidades de discriminación de audio del detector de metales y para mostrar información en una variedad de formatos en una pantalla LCD, facilitando y acelerando el trabajo del operador a la hora de interpretar las respuestas de los objetivos.

¿Cómo se gestiona la discriminación en un detector VLF?

Dado que la señal recibida de un objeto metálico determinado presenta su propio desfase característico, es posible clasificar diferentes tipos de objetos y distinguirlos entre sí. Por ejemplo, una moneda de 5 pesetas de plata de Alfonso XII provoca un desfase mucho mayor que una anilla de aluminio, por lo que un detector de metales puede configurarse para emitir una señal sonora al detectar la moneda de 5 pesetas y permanecer en silencio ante la anilla, y/o mostrar la identificación del objetivo en una pantalla o medidor.

Este proceso de diferenciación entre los objetivos metálicos se denomina «discriminación». La forma más simple de discriminación permite que un detector de metales reaccione con una salida de audio cuando pasa sobre un objetivo cuyo desfase supera un cierto valor (generalmente ajustable). Desafortunadamente, con este tipo de discriminador, el aparato no reaccionará ante algunas monedas y la mayoría de las joyas si la discriminación se ajusta a un nivel lo suficientemente alto como para rechazar los residuos comunes de aluminio, como las anillas de latas y los tapones de rosca.

Un sistema más útil es lo que se denomina «discriminación por muesca» (notch). Con este tipo de sistema, una muesca en la respuesta discriminadora permite que el detector de metales responda a los objetivos situados dentro de un cierto rango (como la gama de níquel/anillo) mientras rechaza los objetivos situados por encima de este rango (anillas de latas, tapones de rosca) así como aquellos situados por debajo (hierro, papel de aluminio). Los detectores de metales con notch más sofisticados permiten ajustar cada rango para que sea aceptado o rechazado.

Un detector de metales puede proporcionar una lectura numérica, una indicación en un medidor o algún otro mecanismo de visualización que indique la probable identidad del objetivo. Los detectores de metales que cuentan con esta función tienen la ventaja de permitir al operador tomar decisiones informadas sobre qué objetivos cavar, en lugar de depender únicamente del discriminador de audio del aparato para hacer todo el trabajo. La mayoría de los detectores de metales V.D.I., si no todos, también están equipados con discriminadores de audio.

Los detectores de metales pueden diferenciar los objetos metálicos entre sí en función de la relación entre su inductancia y su resistividad. Esta relación provoca un retraso predecible en la señal de recepción a una frecuencia determinada. Un circuito electrónico denominado demodulador de fase puede medir este retraso.

Para separar dos señales, como la componente de suelo y la componente del objetivo en la señal de recepción, y para determinar la probable identidad del objetivo, se utilizan dos demoduladores de fase cuya respuesta máxima está separada entre sí por un cuarto del periodo del transmisor, es decir, noventa grados. A estos dos canales se les llama «X» e «Y». Una tercera señal demodulada, denominada «G», puede ajustarse de forma que su respuesta a cualquier señal que tenga una relación de fase fija con el transmisor (como el suelo) se reduzca a cero, independientemente de la intensidad de la señal.

Algunos detectores de metales utilizan un microprocesador para monitorizar estos tres canales, determinar la probable identidad del objetivo y asignarle un número basado en la relación entre las lecturas «X» e «Y», cada vez que la lectura «G» supera un valor predeterminado. Esta relación puede encontrarse con una resolución superior a 500 a 1 en toda la gama que va desde la ferrita hasta la plata pura.

Los objetivos de hierro son sensibles a la orientación; por lo tanto, cuando el plato se desplaza sobre ellos, el valor numérico calculado puede cambiar de forma significativa. Una representación gráfica que muestre este valor numérico en el eje horizontal y la intensidad de la señal en el eje vertical resulta extremadamente útil para distinguir los residuos de los objetos más valiosos.

¿Cómo se gestiona el balance de suelo en un detector VLF?

Como se mencionó anteriormente, la mayoría de las arenas y suelos contienen cierta cantidad de hierro. También pueden presentar propiedades conductoras debido a la presencia de sales disueltas en las aguas subterráneas. El resultado es que una señal recibida por el detector de metales debido al propio suelo puede ser miles de veces más fuerte que la señal de pequeños objetos metálicos enterrados a poca profundidad. Afortunadamente, el desfase provocado por el suelo tiende a mantenerse bastante constante en un área limitada.

Es posible organizar los elementos dentro del detector de metales de forma que, incluso si la intensidad de la señal del suelo cambia radicalmente, por ejemplo cuando el plato se eleva o se baja, o cuando pasa sobre un montículo o un agujero, la salida del detector de metales permanezca constante. A este tipo de detector de metales se le denomina «equilibrado al balance de suelo». Un balance de suelo preciso permite localizar la posición de los objetivos con gran precisión, así como estimar la profundidad de los objetivos en el terreno. Si se elige buscar en modo no discriminador o «todo metal», un balance de suelo preciso resulta esencial.

La forma más sencilla de equilibrar el balance del suelo consiste en un botón de control que el usuario del detector ajusta mientras sube y baja el plato hasta lograr un buen equilibrio. Aunque este método puede ser muy eficaz, también puede resultar tedioso y algunas personas lo encuentran difícil o confuso. Los detectores de metales más avanzados realizarán automáticamente el equilibrado del suelo, generalmente mediante una secuencia de dos pasos en la que el detector de metales se equilibra primero con el plato levantado, y luego se vuelve a equilibrar con el plato apoyado en el suelo.

Los detectores de metales con ajuste de balance de suelo más sofisticados se irán adaptando progresivamente a medida que se produzcan cambios en la composición del suelo. A esto se le llama «Seguimiento del equilibrio del suelo». Un buen detector de metales con seguimiento permite equilibrar el aparato una vez, y luego buscar durante el resto del día sin necesidad de volver a ajustarlo.

Un consejo para los entendidos: muchos detectores de metales anunciados como de balance de suelo «automático» o «con seguimiento» en realidad están preajustados de fábrica en un punto de equilibrio fijo. Es un poco como soldar el acelerador de tu coche a medio recorrido y llamarlo «control de crucero».

¿Cómo adaptar el barrido del plato con un detector VLF?

Aunque la señal del suelo puede ser mucho más fuerte que la señal del objetivo, la señal del suelo tiende a mantenerse constante, o a cambiar muy lentamente, a medida que se mueve el plato. La señal del objetivo, en cambio, aumentará rápidamente hasta alcanzar un pico, y luego disminuirá al pasar el plato por encima.

Esto abre la posibilidad de utilizar técnicas para separar las señales del suelo de las señales de los objetivos, observando la tasa de cambio de la señal de recepción en lugar de observar la señal en sí misma. Los modos de funcionamiento de los detectores de metales que se basan en este principio se llaman, como era de esperar, modos de «Movimiento». El ejemplo más importante es un modo llamado «Discriminación por Movimiento».

Si se desea aislar suficientemente bien la señal del objetivo para determinar su identidad, el efecto del suelo por sí solo no basta. Es necesario examinar el objetivo desde diferentes ángulos, de manera similar a cómo se pueden medir las distancias por triangulación si se tienen varios puntos de vista. Solo se puede equilibrar el terreno desde un «punto de vista» particular; otro contendrá una combinación de la señal del objetivo y la señal del suelo.

Afortunadamente, se puede utilizar la técnica de movimiento para minimizar el efecto de la señal residual del suelo. Actualmente, todos los detectores de metales con discriminación y V.D.I. requieren movimiento del plato para ser eficaces. Esto no representa realmente un inconveniente en la práctica, ya que de todas formas es necesario mover el plato para recorrer cualquier terreno.

Una vez localizada una señal en modo de discriminación con movimiento, probablemente se quiera precisar su ubicación para facilitar la recuperación. Si el detector de metales está equipado con un indicador de profundidad, también se querrá medir la profundidad del objetivo. La localización «Pinpoint» y la medición de la profundidad se realizan en lo que se conoce como modo «All Metal».

Dado que no es necesaria la discriminación para ejecutar estas funciones, normalmente no se requiere el movimiento del plato, salvo el necesario para colocarlo sobre el centro del objetivo. Más concretamente, la velocidad a la que se mueve el plato no importa. El modo All Metal (también conocido a veces como modo «Normal» o modo «D.C.») se denomina por ello modo «Non Motion».

Aquí pueden surgir algunos puntos de confusión. Algunos detectores de metales están equipados con una función llamada «umbral de autoajuste» o S.A.T., que aumenta o disminuye progresivamente la salida de audio para mantener un sonido de «umbral» silencioso pero audible. Esto ayuda a reducir los cambios de audio causados por el suelo o por un equilibrio de suelo inadecuado. El S.A.T. puede ser muy rápido o muy lento según el detector de metales y cómo esté configurado, pero estrictamente hablando, el S.A.T. implica un modo de funcionamiento con movimiento.

Por esta razón, se escucha hablar de algunos detectores de metales como que tienen un modo «True Non Motion», lo que significa, por supuesto, un modo All Metal sin S.A.T. Otra cuestión a veces confusa es que algunos discriminadores permiten un ajuste hasta el punto de que reaccionan ante todos los metales; en otras palabras, un discriminador que no discrimina. Sin embargo, esto es algo muy diferente del modo All Metal descrito anteriormente. Por esta razón, suele denominarse modo «Plato Cero».