La tecnología de los detectores de metal: principios de funcionamiento y análisis de los escenarios de expolio arqueológico

di Francisco Romeo Marugán e Francisco Javier Matas

Actualmente, nadie pone en duda que el conocimiento técnico de las armas utilizadas en un crimen es imprescindible para avanzar en su investigación. Este principio básico es habitualmente ignorado o pasado por alto en las investigaciones policiales realizadas sobre los expolios arqueológicos. No obstante, como veremos, el conocimiento sobre las herramientas y procedimientos utilizados en un expolio puede facilitar la caracterización del delincuente y proporcionar datos relevantes para la investigación.

La utilización de los detectores de metal sigue siendo todavía un anatema en algunos círculos académicos. No obstante, son herramientas, que bien utilizadas, resultan de la máxima utilidad en el método arqueológico y en la investigación asociada al mismo y absolutamente necesarias para el estudio de los campos de batalla, la localización y excavación de fosas comunes o la investigación de vías de comunicación antiguas. Además de complementar a la investigación arqueológica tradicional, la prospección con detectores de metal tiene la indudable ventaja de ampliar el campo de investigación a zonas donde no existen evidencias localizables a simple vista.

Cada vez es más frecuente, en la amplia casuística de los atentados al patrimonio arqueológico, recibir la denuncia de la localización de un escenario arqueológico expoliado con detectores de metales, reconocible para el público en general por la aparición en yacimientos conocidos de numerosos agujeros realizados con herramientas ligeras. El análisis detallado y especializado de este escenario puede ofrecer datos muy relevantes para orientar la investigación, y para ello resulta imprescindible un mínimo conocimiento de los modelos, tipos y uso de los diferentes sistemas de detección metálica.

1. Bases para el análisis del escenario de un expolio

A la hora de enfrentarnos al análisis de un escenario de expolio arqueológico hay que considerar una serie de aspectos que pueden proporcionar información relevante, desde la caracterización criminológica de los autores, su número y su posible pertenencia o no a una banda organizada, a la localización de muestras biológicas y otros datos menores.
Para ello hay que analizar con detenimiento varios aspectos que vamos a ir abordando de manera breve.

Situación y dispersión de las remociones del terreno

La dispersión de los agujeros localizados, la densidad y la tipología de los mismos nos pueden indicar el número de personas que han realizado el expolio, dato que redunda en la presencia o no de la actividad de una banda organizada en ese escenario; si vemos una amplia dispersión y en número elevado, y si las características de la tierra removida nos indica que se han realizado al mismo tiempo, es segura la participación de varias personas equipadas con detectores de metal al mismo tiempo. Si se puede rastrear el uso de diferentes herramientas, y un mismo patrón de actuación en la forma de mover la tierra, se puede llegar a identificar el trabajo de una misma persona, identificando un número mínimo de participantes. Para ello es necesario el análisis detallado de cada hoyo; cómo está realizado, con qué herramienta, a que lado deposita la tierra evacuada, cómo la extiende, etc…
En este sentido es básica la determinación de la naturaleza antrópica de los hoyos que se puedan localizar, ya que es que se pueden confundir madrigueras o camas de oportunidad de roedores (conejos y liebres sobre todo) con una actividad con detectores de metal.

Como norma general las camas de roedores, realizadas para pernoctar puntualmente fuera de la madriguera, son de reducidas dimensiones, tienen forma alargada y una planta que tiende a ser elipsoidal, estando la tierra extraída muy esparcida por el terreno en el eje longitudinal de la oquedad; un análisis detallado permitirá incluso apreciar las huellas de las uñas del animal, si la cama es reciente (fig. 1). Las madrigueras de conejos, zorros y otros animales poseen igualmente una dirección longitudinal clara, localizándose con facilidad la tierra dispersa hacia la pendiente (fig. 2).

Por el contrario, un hoyo realizado por la señal de un detector de metales tiene mayores dimensiones y la tierra aparece acumulada en un lateral y frecuentemente extendida para poder localizar y recuperar el objeto metálico que se suele sacar con la herramienta. Cuando un detectorista localiza una señal y la fija procede a excavar con una herramienta, volviendo a pasar el detector para ver si el objeto detectado sigue en su posición o si lo ha sacado ya con la herramienta sin darse cuenta. Para ello utilizan un detector de mano o el mismo detector de metal, extendiendo la tierra evacuada (fig. 3).

Pese a que esta observación pueda parecer irrelevante, en varias ocasiones nos hemos desplazado advertidos de un expolio, encontrando en realidad una actividad animal.
Recientemente venimos observando como práctica que se vuelve a tapar el hoyo realizado con la misma tierra desalojada, con el objeto de no dejar evidencias de su actividad. Esto suele ser realizado por detectoristas de la zona o muy próximos a los yacimientos, que no quieren dejar evidencias de su trabajo para poder seguir detectando en la zona durante un tiempo prolongado. Con el paso de cierto tiempo, no demasiado según las circunstancias climatológicas, esta actividad será imposible de localizar (fig. 4).

La profundidad de los hoyos es otro dato relevante; puede indicar el tipo de tecnología utilizada, lo que, como vamos ver, ayuda a determinar el perfil de los delincuentes y su especialización.
Por supuesto, el entorno inmediato de los hoyos puede proporcionar datos y pruebas muy relevantes; desde el tipo de calzado (fig. 4) hasta muestras biológicas en restos de tabaco o envases de bebidas. Suelen localizarse también piezas o fragmentos cerámicos y metálicos descartados, un dato cuyo análisis puede aportar información de trascendencia, ya que algún fragmento descartado puede pertenecer a piezas que obren en la investigación.

Localización del punto de partida y descarte

Resulta especialmente importante, como en cualquier escenario, localizar la vía y zona de acceso con vehículo para poder determinar  tanto el número y tipo de vehículos utilizados, o las huellas de las ruedas, como lo que denominamos el punto de descarte de piezas; los autores del expolio que pueden haber trabajado dispersos por una amplia zona, tras su actividad comparten y comentan las piezas extraídas, descartando y tirando al suelo las que no tienen valor para ellos. Así es habitual encontrar en las proximidades del estacionamiento de los vehículos concentraciones de objetos de hierro de cronología moderna o fragmentos de bronce sin valor aparente.

Para un ojo trabajado, el análisis de estos descartes puede determinar la participación de un número determinado de detectoristas y la experiencia de los mismos, o si están siendo acompañados o no por personas con más experiencia. Igualmente, en estos puntos se pueden localizar pilas eléctricas de los aparatos o restos de tabaco, bebida y comida, que podrían aportar indicios y muestras biológicas relevantes, como ya hemos comentado.

2. Principios generales de funcionamiento de los detectores de metal

Un detector de metales se compone fundamentalmente de cuatro partes: plato, caja electrónica para el proceso de las señales generadas en el plato, apoya brazos y un chasis que une y da estabilidad a todo el conjunto (fig. 5).

Todos los detectores de metales trabajan sobre el mismo principio básico, el de la conductividad de los metales. Todos los detectores de metales trabajan bajo el principio físico de las corrientes electromagnéticas inducidas o Ley de Faraday-Lenz; cuando pasamos un flujo de corriente a través de una bobina de cable, se genera un campo electromagnético, si cambia ese campo electromagnético por la presencia de un material conductor, como una moneda, se generan unas corrientes eléctricas inducidas en forma de remolino, denominadas corrientes Eddy.

Dentro del plato de un detector de metales se disponen dos bobinas de cobre esmaltado, que se colocan en forma concéntrica o ligeramente solapadas entre sí; la bobina principal o emisora que crea un campo electromagnético, y la bobina secundaria o receptora, estando ambas bobinas en perfecto equilibrio. Cuando una pieza metálica irrumpe en el campo electromagnético generado por la bobina emisora, en el conductor se inducen unas corrientes eléctricas que producen que éste genere su propio campo electromagnético, y a su vez, una corriente inducida con una polaridad opuesta al campo de la bobina transmisora, que es recibida por la bobina receptora (fig. 6).

Esta señal, gracias al balance de inducción, puede ser amplificada y procesada por la electrónica del detector. La señal recibida aparecerá con un leve retardo, es lo que se conoce como desvío de fase. Los objetos grandes, gruesos, o muy conductores como el oro, plata, cobre o bronce, tardarán más en alterar su campo magnético, por lo tanto, tienen mayores desvíos de fase. Metales más finos, pequeños, o compuestos de metales menos conductores como el hierro, tardan menos en alterar su campo magnético y tienen desvíos de fase más pequeños. Este desvío de fase de un metal, se analiza mediante un par de circuitos electrónicos llamados demoduladores de fase, que comparan el desplazamiento de fase con el promedio para un tipo de metal concreto. Conocidos los desplazamientos de fase para distintos tipos de metales, es posible conocer la composición del metal, o incluso filtrar metales según su desvío de fase.

Frecuencia de trabajo

Todos los detectores de metales funcionan en unas frecuencias de trabajo determinadas. Los denominados VLF, lo hacen en frecuencias comprendidas entre los 4 y los 30kHz. La mayoría de equipos, trabajan en una sola frecuencia, definida por el fabricante. Algunos modelos, pueden trabajar con dos frecuencias que es posible alternar e incluso, simultanear. Otros lo hacen en un modo multifrecuencia, simultaneando hasta 28 frecuencias distintas.

Las frecuencias bajas, tienen una longitud de onda más larga. Ofrecen la ventaja de tener una mejor penetración y adaptación al terreno y son más sensibles para localizar objetos con una alta conductividad como la plata. Sin embargo, no son tan buenas para la localización de objetos con una baja conductividad, u objetos pequeños. Normalmente, son detectores que usan una frecuencia de 6kHz o inferior. En contraposición, frecuencias mayores, y con una longitud de onda menor, responden mejor a objetos con baja conductividad como el oro o el hierro. También son mejores para detectar objetos pequeños, pero a mayor frecuencia, menor capacidad de penetración en el terreno, por tanto, menor profundidad y peor adaptabilidad a la mineralización del suelo. Una frecuencia muy alta, puede ser un auténtico problema en zonas con una alta mineralización del terreno, hasta el extremo de impedir el uso del equipo. Este tipo de detectores, normalmente se sitúan en frecuencias superiores a los 15kHz, y son más específicos para la búsqueda de oro nativo.

Platos y antenas

Según la disposición de las bobinas receptora y emisora que se encuentran encapsuladas en el plato, podemos clasificar los platos en dos grupos generales: platos concéntricos y platos doble-D (fig. 7). Actualmente, la tendencia del mercado es montar platos doble-D en equipos de gama media y alta (fig. 3), en tanto que los platos concéntricos, están quedando relegados para equipos de gama baja.

Los platos concéntricos tienen forma circular. Constan de dos bobinas; la emisora de mayor tamaño y la receptora más pequeña, en el hueco interior. El arco electromagnético generado por un plato concéntrico tiene en el terreno forma de cono invertido (fig. 8), lo que implica que la superficie de rastreo se reduce proporcionalmente a la profundidad de rastreo. Cuando se utiliza este tipo de platos se debe solapar cada pasada con al menos la mitad de la pasada anterior, si se desea conseguir una buena cobertura de terreno. La ventaja de usar platos concéntricos reside en su mayor facilidad para ubicar con precisión los objetos detectados. También ofrecen una mayor precisión en cuanto a discriminación, pero en contraposición, son menos estables en terrenos muy mineralizados.
Los platos doble-D pueden ser circulares, ovalados, o en forma de mariposa. La disposición de las bobinas genera un campo electromagnético de tendencia cuadrada, lo que facilita una mayor capacidad de rastreo. Su ventaja principal reside en que no es necesario solapar cada pasada con la anterior para conseguir una buena cobertura. La forma de su campo electromagnético las hace más estables en terrenos mineralizados, además de ofrecer una mejor separación de objetos próximos entre sí. Por contra, su discriminación es menos precisa que en el caso de los platos concéntricos y la localización exacta se hace más difícil, requiriendo más práctica, y una técnica distinta para ubicar el punto exacto.

Aparte de las ventajas e inconvenientes que ofrece trabajar con un plato u otro, según la configuración de sus bobinas, otro factor importante a tener en cuenta es el tamaño del plato. Como norma general, platos mayores, además de una mayor superficie de rastreo, son más profundos, pero menos sensibles a objetos pequeños. Platos pequeños, tienen menor superficie de rastreo, son menos profundos, pero mucho más sensibles a objetos pequeños (fig. 8).

Según su propio principio de funcionamiento, y aun tratándose de equipos que usan una tecnología cada vez más avanzada, existen limitaciones impuestas por la propia física, que difícilmente serán superadas en un futuro. Nos encontramos por tanto ante un sistema agotado, y de difícil evolución. El hecho de que un detector de metales localice metales a partir de una corriente eléctrica residual, implica aspectos relevantes entre los que destacamos que resulta trascendental la posición de la pieza metálica soterrada; la superficie que el conductor ofrece al plato determinará la intensidad de las corrientes inducidas y, por tanto, la posibilidad de localizarlo o no. Es más fácil localizar una moneda en posición horizontal que vertical.

3. Tipos de detectores de metal

Los detectores VLF

Por sus características técnicas, los detectores metálicos más empleados, son los denominados VLF (Very Low Frequency). Trabajan en un rango frecuencias que oscila entre los 4 y los 18kHz; con modelos que operan con frecuencias simultaneas o alternadas.
Entre sus características principales, podemos destacar las siguientes:

• Ajuste del suelo. El desfase producido por el suelo tiende a ser constante; mediante un ajuste previo o balance del suelo, el detector adapta su comportamiento a la composición del terreno, optimizando su funcionamiento. Los detectores más sofisticados, pueden hacer un seguimiento de los cambios en la mineralización del suelo, e ir reajustando el valor, para no verse afectados por estos cambios.
• Capacidad de discriminación. Gracias al desvío de fase pueden identificarse de forma aproximada metales como cobre o bronce, plomo, plata o aluminio. Del mismo modo, se puede anular la señal de metales concretos; si se trabaja en una zona contaminada por desechos de aluminio, podemos indicar al detector que omita estas señales.
• Control de profundidad o sensibilidad ajustable. La penetración en el terreno de los equipos VLF es limitada. En condiciones óptimas, tanto del terreno, como posición del objeto, no supera los 25 a 30 centímetros para metales con un tamaño de 3 centímetros cuadrados, en posición paralela al plato. Actualmente, la mayor parte de detectores de metales VLF, disponen de un medidor de profundidad que permite conocer de forma aproximada a que distancia del plato se encuentra el objeto detectado, en base a la intensidad de la señal.

Los detectores PI (Pulse Induction) o de inducción de pulsos

Se trata de una tecnología de origen militar desarrollada para la localización de los diminutos componentes metálicos de las minas antipersona actuales. Su uso en el ámbito civil se ha circunscrito hasta hace poco a la localización de elementos metálicos específicos de reducidas dimensiones, como el oro, o a entornos subacuáticos salinos, donde su funcionamiento es mucho más estable y adaptado al medio. Es una tecnología más compleja y menos versátil que la VLF, por lo que por el momento se utiliza mucho menos, aunque posee un mayor poder de penetración.
El rango de precios a partir de los que se puede comprar un detector de pulsos es bastante superior al de un VLF. Los equipos profesionales difícilmente bajarán de un par de miles de euros, aunque se viene produciendo desde hace un tiempo una progresiva reducción del precio, siendo cada vez estos equipos más mas accesibles.

Al igual que en los sistemas de detección VLF, los detectores de inducción de pulsos basan su principio de funcionamiento en el principio de las corrientes electromagnéticas inducidas, pero al contrario que estos, el campo electromagnético generado por el dispositivo en la bobina no es constante, sino que lo hace en forma de pulsos. De este modo estos equipos no necesitan platos de doble bobina, ya que la misma bobina emisora realiza la función de receptora en los intervalos entre pulso y pulso (fig 9).
Estos equipos tienen una curva de aprendizaje mucho más compleja que un detector VLF; es más difícil adaptarse a su funcionamiento y obtener resultados satisfactorios. Normalmente carecen de una pantalla que indique alguna característica del metal detectado y toda la gestión se realiza mediante la señal de audio. Al tratarse de equipos mucho más sensibles, también suelen ser más ruidosos, ya que fragmentos diminutos de metales conductores pueden hacer que el equipo genere ruido constante.

Son detectores de metales con una mayor capacidad de penetración en el terreno, ya que apenas se ven afectados por las condiciones minerales del suelo. Esta profundidad de detección puede ampliarse mucho con el intercambio de bobinas de mayor diámetro o con el uso de marcos de detección. Como hemos mencionado, este tipo de detectores no necesitan platos con una disposición de doble bobina lo que permite incorporar bobinas en forma de cuadro, de hasta 2×2 metros, incrementando enormemente la superficie de rastreo y aumentando su profundidad de búsqueda a varios metros bajo tierra. El uso de estos marcos implica que la sensibilidad se vea gravemente afectada, y cualquier objeto con unas dimensiones menores a una lata de refresco, por ejemplo, sería ignorado. 

Su capacidad de discriminación es muy limitada con respecto a los sistemas VLF. Tan sólo pueden discriminar de forma relativa pequeños fragmentos de metal férrico de metales no férricos a pesar de que la mayoría de las marcas fabricantes incluyen en estos equipos una función de discriminación. No cuentan con un modo específico para medir la profundidad de los objetos detectados y la mayoría de equipos, carecen de ella.

Otros detectores de metal

Detectores de metales BFO o de Frecuencia de Batido. Era la tecnología empleada en los detectores de metales anteriores a la aparición de los sistemas VLF. Actualmente sólo se emplea en detectores de juguete y de muy bajo coste ya que son muy fáciles de fabricar. Son detectores muy inestables, y carecen de discriminación.

Detectores de cajas, antenas o RF (Radio Frecuencia). Son un tipo de detectores de metales específicos para la búsqueda de objetos de tamaño mediano y grande a gran profundidad. También se les denomina detectores de huecos, ya que su sensibilidad a los cambios del terreno les permite detectar cambios en la densidad y detectar oquedades. Disponen de dos antenas de forma ovoidal o cuadrangular, con diámetros de entre treinta y cuarenta centímetros, que se distinguen por llevar las bobinas colocadas de forma perpendicular entre sí, y separadas a una distancia aproximada de un metro (fig. 10). Pueden encontrarse en el mercado como detectores autónomos y también como complemento para adaptar a modelos de detectores VLF de alta gama. El sistema de funcionamiento se basa en el sistema TR (Transmisión/Recepción) que ya emplean los propios detectores VLF. Tanto en su formato autónomo o como complemento, son detectores bastante inestables, carecen de discriminación y son complejos de usar, aún a su aparente sencillez de funcionamiento. Su uso no está muy extendido en nuestro país, pero en países de latino américa, cuentan con un número importante de usuarios. No se les podría denominar como detectores de hobby, ya que tienen una función muy concreta, siendo protagonistas en algunos operativos contra el expolio, como la operación “HELMET”.

4. Una breve conclusión

Tras este breve recorrido por el funcionamiento y los tipos de los detectores de metal queda claro que la determinación del uso de uno u otro tipo incide directamente en la dedicación y capacitación del posible delincuente. Así, si localizamos un presunto delincuente con un detector de impulsos o de antenas en el maletero de su vehículo sabemos que se trata de una persona con pericia y experiencia en el uso de los detectores de metales y que, por tanto, sabe perfectamente cómo utilizarlos y para qué.
El uso de detectores de antenas, por ejemplo, puede estar indicando la búsqueda o el expolio directo de necrópolis, donde suele haber huecos que estos equipos detectan con facilidad y de forma inequívoca. La localización de platos de grandes dimensiones podría estar indicando que se está expoliando una zona concreta ya localizada, con la intención de vaciarla.

Las posibilidades y los datos e indicios aportados por el conocimiento de estos aparatos, y el análisis de los escenarios de expolio arqueológico son, como vemos, enormes. Dado que no hay dos escenarios de expolio idénticos, su estudio y análisis del escenario de un expolio realizado con detectores de metal no solo es imprescindible, sino que, como hemos comentado, puede proporcionar datos e indicios muy relevantes, llegando a aportar pruebas que, en un momento dado, pueden ser relevantes, como el hecho de que un fragmento de descarte, por ejemplo, pertenezca a una pieza incompleta incautada en un operativo, de un modo similar a lo ocurrido en la operación Helmet, donde dos fragmentos de un disco accesorio de una coraza permitió relacionar a los dos acusados y condenados, aun afirmando no conocerse de nada.

Finalizamos este breve trabajo esperando que sea de ayuda en la lucha contra el expolio arqueológico; únicamente hemos pretendido proporcionar una serie de conocimientos esenciales para tener en cuenta en el análisis de un escenario de expolio de cara a la obtención de datos y preservación y recogida de los mismos, recomendando que siempre se cuente en un proceso de investigación un arqueólogo especializado en arqueología forense de campo, una especialidad que no se encuentra en las universidades, pero que resulta imprescindible para facilitar la investigación de los delitos sobre el patrimonio arqueológico.

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Francisco Romeo Marugán
Dirección General de Patrimonio Cultural – Gobierno de Aragón
Avenida de Ranillas, nº 5 D 2ª planta, 50018, Zaragoza
fromeo@aragon.es – código Orcid 0000-0003-2391-9418

Francisco Javier Matas
Experto en equipos de detección metálica
Asociación Española para la defensa de la detección metálica

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