Historia de la Detección Metálica

El principio de la inducción electromagnética fue descubierto por el Americano Joseph Henry poco antes de que el físico británico Michael Faraday anunciara en 1831 su descubrimiento de las corrientes electromagnéticas inducidas. Faraday publico en 1832 sus conclusiones, antes de que lo pudiera hacer Henry, por lo que finalmente, se le atribuyo el descubrimiento a Faraday (Ley de Faraday2). A Henry se le reconoció el descubrimiento del fenómeno de la auto inductancia.

La influencia ejercida por un metal sobre un campo electromagnético, fue objeto de numerosos experimentos por parte de varios investigadores, al igual que la forma para equilibrar los efectos de la inducción en una parte del circuito por efectos iguales y opuestos en la parte contraria. El primer sistema de equilibrado de la inducción aparece en Alemania, fue desarrollada por el Profesor Dave sobre 1841, aunque de forma paralela el profesor Henry Rowland desarrollo en América un sistema similar.

En 1876 el profesor Alexander Graham. Bell centro toda su atención en el equilibrio de la inducción, ya que se producían ruidos de fondo al operar con los instrumentos telegráficos encima de las líneas que estaban cerca del cable del teléfono. El problema finalmente se soluciono usando 2 conductores en lugar de uno, así se conseguía que la corriente inducida en un conductor fuese exactamente igual y opuesta a la inducida en el otro conductor, esto producía un equilibrio en la inducción y garantizaba un circuito estable.

Detectores11Este sistema fue patentado por Bell en 1877 en Inglaterra. Durante el invierno de 1877/78, Bell se encontraba en Londres trabajando en experimentos relacionados con su patente, entonces descubrió que cuando un objeto metálico entraba dentro del campo de inducción, el receptor del teléfono sonaba. Cuando una moneda de plata del tamaño de media corona pasaba entre las caras de dos bobinas paralelas, el teléfono sonaba tres veces.

En 1878, un conocido de Bell, Daniel Hughes, profesor Ingles de música experimento con el equilibrio de la inducción, demostrando en 1879 el avance mas prometedor logrado hasta entonces en este campo. Usando 4 bobinas, la ayuda de su recién patentado micrófono y el tic-tac de un reloj, creo una perturbación eléctrica en un circuito que contenía dos bobinas primarias y dos bobinas conectadas al receptor de un teléfono, cuando acercaba un metal a las dos bobinas, conseguía que el tic-tac del reloj se escuchara en el receptor del teléfono.

Cuando Bell regreso a América en Agosto de 1879, publico su artículo “Upon New Methods of Exploring the Field of Induction of Flat Spirals” a petición de Gardner Hubbard, quien lo vio como un buen sistema para descubrir depósitos metálicos enterrados.

El día 2 de Julio de 1881, el presidente Americano James Abraham Garfield recibió un disparo por la espalda. La situación del Presidente se agravaba ante la dificultad de localizar la ubicación de la bala. Bell que se encontraba en aquel momento en Washinton, ofreció su ayuda para poder localizar la bala perdida en la espalda del presidente. Se comenzaron a hacer unos experimentos preliminares.

El 11 de Julio de 1881, Jorge Hopkins de la revista “Scientific American”, publico en el New York Tribune los resultados de sus experimentos usando un sistema mejorado del balance de la inducción de Hughes. Bell, asistido por Sumner Tainter, contacto con Hopkins y junto con Hughes, Rowland y John Trowbridge de Harward, comenzaron a trabajar en la construcción de un dispositivo que ayudara a encontrar la bala. Experimentaron con bobinas de distinto tamaño, distintos tipos de batería, y distintos ajustes, finalmente agregaron al circuito un condensador y lograron descubrir una bala de plomo a unos 5 centímetros, dentro de un puño cerrado.

El 26 de Julio Bell llevo su aparato a la Casa Blanca. Tras oír un pequeño chisporroteo, noto que el dispositivo había quedado inutilizado. No se pudo descubrir la bala. Posteriormente se averiguo que el condensador se había conectado a solo una de las bobinas primarias. Tras solucionar el problema, Bell regreso nuevamente en Agosto a la Casa Blanca, comenzó a rastrear sobre el cuerpo del presidente y el aparato comenzó a emitir un sonido sobre una extensa zona mismo. Al día siguiente, averiguo que el colchón presidencial estaba apoyado sobre muelles de acero que habían provocado aquel sonido. Finalmente el presidente murió el 19 de Septiembre. La autopsia revelo que la bala estaba demasiado profunda para ser detectada por el aparato de Bell.

El 24 de Octubre de 1881, Bell se encontraba en Paris demostrando de forma satisfactoria el balance de la inducción, publicando “A sucessful form of Induction Balance for the Painless Detection of Metallic Masses in the Human Body”. Su aparato podía descubrir una bala a 6 centímetros, a 12 centímetros cuando estaba plana y a 2.5 centímetros cuando estaba plano y junto al borde. Finalmente concluyo que no se podía averiguar la profundidad a la que se encontraba sin que se determinara la forma y el ángulo de proyección. Hasta 1882 Bell desvió su atención en otros trabajos, hasta que comenzó a experimentar con una bobina para la detección de líneas telegráficas enterradas.

En Febrero de 1887, el profesor John Girdner de Nueva York, publico los resultados de sus experimentos con un localizador de masas metálicas en el cuerpo humano. Su aparato consistía en una batería Bichromica con seis células, un interruptor electrónico que andaba sobre las 600 interrupciones por segundo y las correspondiente bobinas. Las bobinas que exploraban fueron colocadas en un marco de madera que el llamo “el explorador” y las otras bobinas fueron llamadas “bobinas de ajuste”. Mediante este sistema se podía localizar una bala a 15 centímetros dentro de un cuerpo humano, y un poco menos en tierra.

A finales de siglo, el capitán McEvoy, que había experimentado con el aparato de Hughes, redujo el detector de metales a una forma practica de detector submarino. Una caja sellada con cera, contenía las bobinas, un interruptor, una batería voltaica de dos células que podía ser remplazada por una pequeña maquina electromagnética que producía corriente alterna, y un auricular de teléfono. Un tubo aislado, contenía los cables que conectaban con las bobinas. Para reducir las interferencias con las partes metálicas, se emplearon arandelas de goma, tornillos de marfil y conmutadores de ebonita. Cuando se bajaba el plato al agua y comenzaba a moverse, en el momento que pasaba por encima de un objeto metálico como un proyectil, un cable submarino o una cadena, se rompía el balance en el auricular del teléfono se amplificaba el sonido considerablemente. El único inconveniente era que si el plato se situaba encima de un objeto de metal, este no le afectaba y no era detectado.

Detectores10Durante este tiempo George Hopkins, que había continuado sus estudios sobre la detección de metales, invento un buscador eléctrico de minerales que usaba una bobina de inducción, no el balance de la inducción y su disposición de bobinas perpendiculares. Observo que cuanto mas grande es la bobina y la corriente, mayor es la profundidad de detección. Una bobina de 15 o 20 centímetros, podía detectar minerales a varios centímetros de la superficie.

Durante la I Guerra Mundial se presto atención a la detección de bombas, pero no se ha encontrado ningún ejemplo real de uso sobre el terreno para este fin. En 1915, M.C. Gutton de Francia, experimento con el buscador de Hopkins, pero sin obtener una estabilidad absoluta. Su aparato consistió en 2 transformadores con la forma de 5 bobinas, conectadas a un circuito puente-maxwell. En 1922 la oficina de estándares de Estados Unidos, publico “Induction Balance for Detecting Metallic Bodies”, después de experimentar con el aparato de Gutton y un circuito puente-Anderson.

A principios de 1924, Daniel Chilson de los Ángeles invento y patento su detector electromagnético conocido como “Radio” detector. Su detector utilizó un nuevo sistema de Frecuencia de Batido que se hizo conocido con el nombre de puente-Chilson.

En 1927, James Young del New York Times, informo de la primera caza de un tesoro satisfactoria con un dispositivo de “Radio”. La caza fue emprendida por un americano y dos aventureros ingleses que obtuvieron una licencia gubernamental de 4 años de uso en el Istmo de Panamá. Los hallazgos incluyeron cadenas de oro, joyas y platos de los depósitos piratas.

Young escribió que el descubrimiento se había producido solo 1 o 2 años después de comenzar las búsquedas sin éxito. De este modo, anticipo la búsqueda organizada a gran escala de tesoros perdidos, según Young, el aparato de radio, había alcanzado el éxito en zonas donde los hombres habían buscado sin éxito durante más de dos siglos. Igualmente predijo que el éxito alcanzado por el buscador de tesoros, causaría la búsqueda intensiva de todas las costas del Golfo de México.

En 1927, apareció el primer libro sobre búsqueda de tesoros, “Construction and Operation of Electrical Treasure Finders” de R.J. Santschi’s. El libro se hizo tan popular que aparecieron nuevas ediciones en 1928, 1931 y 1939.

En 1929, Gerhard Fisher, un emigrante alemán que había estudiado electrónica en la universidad de Dresde, obtuvo la primera patente de un radiogoniómetro.

En estos primeros años de uso, los pilotos aéreos notaban en sus viajes, que se producían errores en los radiogoniómetros al interferir un objeto metálico entre el emisor y el receptor, o cuando volaban por encima de determinadas áreas. Distintos pilotos que volaban en distintos aviones, observaban siempre los mismos errores sobre los mismos sitios. Cuando Fisher investigo el fenómeno, averiguo que los errores eran el resultado de zonas sumamente conductoras y mineralizadas. Así Fisher concluyo que se podía desarrollar un instrumento portátil que usara el mismo principio, para así descubrir la presencia de pequeños objetos enterrados o de yacimientos de minerales metálicos.

Fisher prosiguió sus investigaciones y en 1931, fundó el “Fisher Research Laboratory” en el garaje de su casa en California. Junto a cuatro empleados, comenzó a producir el “Metallascope”, un detector equipado con dos cajas grandes de madera que contenían las bobinas, unas pilas secas, cinco tubos huecos, un voltímetro para indicar la presencia de un metal, algunos pequeños componentes mas, y un peso de 22 libras, que fabricaban bajo pedido. El Metallascope, no necesitaba unas habilidades especiales para su uso, era un instrumento algo desgarbado donde el operador estaba de pie entre el transmisor (vertical) y el receptor (horizontal) que se sujetaban a los tubos con varias manijas de madera. En instrumento cautivo al país, y poco tiempo después al mundo.

La unidad tenia un precio de 200$ y fue muy utilizada por las empresas de servicios públicos para localizar viejas líneas de tubo, cajas de cables, así como otras estructuras enterradas, también fue muy utilizado para la localización de vetas de mineral cercanas a la superficie.

Una unidad más simple, tenía un precio de 95$, el “MT Scope”, ofertaba una sensibilidad media y profundidad ajustable usando un voltímetro. Se desarrollo un tercer circuito, pero este nunca llego a ser puesto a la venta de forma comercial. Este sistema uso tres tubos y una bobina doble en lugar de dos bobinas separadas para el transmisor y el receptor.

En 1930, Theodore Theodorsen, un físico del Nacional Advisory Communitte for Aeronautics, informo que se había desarrollado en los laboratorios Langley un aparato para localizar metales enterrados con el fin inmediato de localizar bombas aéreas que se sabían no explosionadas y que habían sido arrojadas por aviones en un campo de practicas de tiro a objetivos fijos, cerca del nuevo canal de remolque de hidroaviones, en Virginia, que se encontraba en construcción. El nuevo detector localizo satisfactoriamente varias bombas enterradas, incluido un proyectil de casi 8 kilos a más de 60 centímetros de profundidad.

El detector fue conocido como detector de bombas N.A.C.A. Era de diseño simple y no requería de operadores expertos en su manejo. Su diseño fue basado en el trabajo de M. C. Gutton de Francia, que consistía en colocar 3 bobinas en marcos de madera de 91 centímetros de hueco y 3.8 centímetros de alto. El sistema se sostenía en una especie de escalera de mano y tenia que ser manejado por dos personas, además de requerir un camión para suministrar los 110 voltios con los que funcionaba.

En 1935 se diseño un detector de metales para localizar unas cajas metálicas perdidas en los muros de una universidad Americana. El dispositivo explorador de radio, rápidamente fue promovido como un buen sistema para la búsqueda y localización de tesoros ocultos, publicándose sus planos para los aficionados en varias revistas populares. Como la mayoría de los detectores de esta época, tenía que ser usado a una distancia razonable del blanco que se pretendía descubrir y era incapaz de distinguir entre distintos metales. Algunos podían compensar el efecto del suelo y otros reaccionaban a las raíces húmedas del césped o a zonas de tierra mojadas. Incluso el mejor equipo era inútil para buscar en una playa que contuviese arena negra muy magnética.

Durante esta época, se desarrollo en las prisiones un localizador invisible de armas que detectaba metales magnéticos. Este localizaba la presencia de metales, pero requería de ajustes muy delicados.

Sobre 1938, se desarrollo un circuito de puente de inductancia puesto a punto para descubrir pequeños fragmentos metálicos durante la fabricación de cigarrillos en una fábrica. Este circuito permitía una gran sensibilidad y una buena estabilidad en cualquier condición de temperatura, humedad, polvo o vibración. El sistema también destaco por sus ajustes simples, su reducido tamaño y por ser más estable que los sistemas de frecuencia de batido.

En 1939, Harry Fore público su proyecto para la elaboración de un buscador de tesoros que usaba un circuito de puente-Chilson de frecuencia de batido, según se informaba, sin interferencias exteriores y ajustable en un modo de batido 0 o en modo silencioso. El sistema usaba una sola bobina y detectaba mediante un sonido de “clucking” en sus auriculares de 4000 Ohmios. Con un buen ajuste, el aparato podía localizar una plancha metálica de 7.5 centímetros cuadrados a 30 centímetros de profundidad y una moneda de un euro a varios centímetros.

En Diciembre de 1939, el profesor Lincoln la Paz de la universidad de Ohio, presento un escrito con sus proyectos a la “Astronomy Society on Meteorite Detectors”. Tres instrumentos fueron diseñados y fabricados usando el sistema para detectar bombas de Theodorsen. El primero era un instrumento con 3 grandes bobinas que se alimentaba con un generador portátil a gas, era lo suficientemente pequeño para ser montado en el portaequipajes de un automóvil. El segundo diseño era otro instrumento de 3 bobinas alimentado mediante osciladores y era lo suficientemente pequeño para ser llevado en una mochila. Al sistema se le podían intercambiar platos de búsqueda de distintos tamaños de forma extremadamente sencilla. El ultimo diseño demostró ser el mas efectivo, se componía de una bobina emisora y otra receptora que ahorraban mas de la mitad de batería que todos los sistemas comerciales que se habían inventado antes. Pesaba menos de 15 libras, lo que permitía que fuera usado por una persona en casi cualquier tipo de terreno.

Con la II Guerra Mundial, llego una fuerte demanda de detectores para la localización de minas enterradas. Un departamento de investigación del Ministerio Británico pronto trabajó en nueve tipos distintos de detectores experimentales. El problema consistía en idear un instrumento que pudiese soportar las condiciones mas duras de funcionamiento, y que además supusiese sólo una carga razonable en el equipo de batalla de un soldado. Además, tenía que tener un funcionamiento seguro, requerir un equipo de operaciones mínimo, y estar compuesto de partes simples intercambiables para su fácil reemplazo. Finalmente fue usado un simple oscilador de tubo desarrollado por William Osborne en 1928.

A principios de Octubre de 1941, cuando el equipo se estaba acercando a la fase final de la investigación, recibió los detalles de un nuevo modelo producido de forma independiente por dos lugartenientes de las fuerzas polacas. El modelo no incluyó ningún nuevo principio, pero su diseño hizo pensar en las ventajas de fabricación y funcionamiento, por lo que los modelos sobre los que se investigaba, fueron basados en su este diseño. La producción comenzó en Diciembre de 1941.

El detector consistió en un plato plano, conocido como sonda de búsqueda, con unas medidas de 20 x 38 centímetros. En el centro del plato, se fijo un eje móvil desde el que salía un bastón alargado, donde se fijo una caja con dos mandos de control. El resto del equipo se cargaba en una mochila, a espaldas del operador. Los pedidos iniciales de detectores, fueron fabricados y servidor por varias empresas británicas dedicadas a la fabricación de radios. Este diseño “modernizado” se convirtió en el estándar que aun se usa hoy.

En 1942, un trabajo considerable de experimentación, llevo a la introducción de un detector de “modulación de frecuencia” (F.M.). Conocido como “F.M. Locator”, demostró ser muy estable, además de ofrecer el balance de tierra ajustable. En 1943, William Blankmeyer realizo unas mejoras considerables en el circuito de frecuencia de batido del localizador.

El mismo año, fue desarrollado el puente-Wheatstone3, para medir la resistencia en un localizador de minas. La unidad, era usada igual que una escoba en el proceso de barrido, se componía de 250 componentes que implicaban 29 sub ensamblajes parciales.

Inmediatamente después de la guerra, aparecieron en América del Norte y Europa las tiendas de excedentes de guerra, así millares de detectores de minas fueron vendidos al publico por precios que oscilaban entre los 5 y los 50$. Sobra decir que esto creo una nueva generación de experimentadores y cazadores de tesoros.

En 1946, Harry Fore publico un proyecto para construir un detector electroacoplado de batido cero, basado en las investigaciones del ejército británico. Su proyecto fue pensado para experimentadores avanzados, conservando los puntos excelentes del original de Chilson, con algunos refinamientos agregados. El detector podía descubrir una placa cuadrada de 30 centímetros a 30 centímetros. El sistema detectaba por un aumento o disminución del sonido.

Ha principios de 1960, surgieron los primeros detectores de Baja Frecuencia o VLF (Very Low Frecuency), hasta entonces eran muy usados los detectores BFO. En 1950, se desarrolla en la universidad de Toronto el primer detector de impulsos o Pi (Pulse Induction), aunque no fue comercializado para el uso lúdico hasta el año 1970.

La investigación en tiempos de guerra en los detectores de minas, había hecho un gran favor a todas las personas interesadas en la localización de tesoros ocultos. Los nuevos equipos, mas sensibles que sus antecesores y con un diseño mas modernizado, pronto crecieron en popularidad, y muchas compañías pequeñas comenzaron a fabricar y distribuir equipos de detección y “caza” de tesoros. Los tres tipos principales de detectores que se comercializaron fueron basados en el circuito puente, la frecuencia de batido y el balance de radio. El nacimiento del transistor, fue aprovechado para modificar el diseño de los detectores metálicos y su funcionamiento, mucho más en la década siguiente.

En 1970, se desarrollaron los primeros detectores de Baja Frecuencia con balance de tierra. Estos primeros modelos solo podían funcionar en modo todo metal, aunque al poco tiempo, los fabricantes ofrecieron como respuesta a este problema un sistema mixto VLF/TR para combinar las propiedades de balance de tierra y discriminación de metales. Este sistema combinado, obligaba a cambiar el modo de búsqueda de VLF (búsqueda con balance de tierra) a TR para discriminar el metal localizado.

Actualmente se utiliza el sistema combinado VLF/TR, aunque se le denomina simplemente VLF. Hoy ya no es necesario conmutar manualmente entre VLF y TR para buscar o identificar un metal. Esta ya esta combinado en la misma circuitería, aunque algunas maquinas mas sofisticadas permiten al operador conmutar entre ambos sistemas, aumentando la versatilidad.

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