Un detector de metales es el instrumento que mediante una serie de impulsos electromagnéticos es capaz de detectar objetos metálicos. Se usan como medio de seguridad, búsqueda de minas o en la búsqueda arqueológica de objetos.

1. DETECTOR DE METALES CON APLICACIÓN A LA DETECCION DE ALTOS
CONTENIDOS DE METALES EN EL CUERPO
Gabriel Cruz Ruiz1, Esperanza Janet Domínguez Rosado2,
José Pablo Flores García3 y Armando Amedee Prats Jiménez4
Resumen—Dentro del contenido de este proyecto, se quiere dar a conocer una de las aplicaciones del
electromagnetismo, el cual es un detector de metales. La aplicación de este equipo en la vida cotidiana va desde un
buscador de tesoros, tacómetros, brújulas, procesos industriales, pero hay una aplicación muy importante que no ha
sido explotada con intensidad, parte de esta es la detección de exceso de metales que ingerimos en nuestro organismo
a través de los alimentos o de alguna otra forma, en este caso las detecciones serian a nivel microscópico.
Palabras claves— Detector, metales pesados, organismo, microscópicamente, inducción, electroestática, efecto hall.
Introducción
Los metales pesados son los tóxicos más antiguos conocidos por el hombre. Los metales pesados y otras toxinas
amenazan cada vez más nuestra salud.En estudios recientes se ha comprobado que hoy en día tenemos de 400 a 1000
veces más plomo en los huesos que hace 400 años.
El presente artículo muestra un panorama general sobre las características y efectos de los metales pesados en la salud;
Los tóxicos químicos, a cualquier nivel de exposición crónica, afectan la bioquímica humana.
En un mundo industrializado, las fuentes de exposición a metales son ubicuas tanto en el campo labo ral como a partir
del agua, los alimentos o el ambiente contaminado.
Entre los metales pesados los más importantes en cuestión e salud son el mercurio, plomo, cadmio, níquel y zinc.
Algunos elementos intermedios como el arsénico y el aluminio, los cuales son muy relevantes desde el punto de vista
toxicológico, se estudian habitualmente a la par de los metales pesados.
Los metales pesados son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad relativamente alta y cierta
toxicidad para el ser humano. Figura 1
La intoxicación pormetales pesados en la salud es un problema a nivel mundial. Los metales pesados sonperjudiciales
porque compiten con los minerales sanos, (zinc, hierro, selenio, etc) y esto afecta a la forma de aprovechar los
nutrientes que ingerimos y a las reacciones químicas que se llevan a cabo en nuestro organismo. Se van acumulando
de forma lenta en distintos órganos alterando su correcto funcionamiento.
El objetivo principal de este trabajo es estudiar la acción de metales en aves las cuales posteriormente se les realizara
la posible detección de metales en el organismo por medio de un detector de metales.

2. Descripción del Método
METALES
Se conoce con el nombre de metal a aquellos elementos químicos que se caracterizan principalmente porser excelentes
conductores del calor y la electricidad, por ostentar una importantísima densidad y por mantenerse sólidos en
temperaturas normales.
Tipos de metales:
Los Metales se pueden dividir en dos grandes grupos:
---Metales ferrosos: Son aquellos metales que contienen hierro como componente principal. Entre estos están:
El hierro puro, acero
---Metales no ferrosos: Son aquellos metales que no contienen hierro o contienen muy poca cantidad de hierro. Hay
muchos:
El cobre, aluminio, bronce, zinc, plomo, etc
Hay un tipo de metales no ferrosos que destacan porsu valor económico, llamados metales nobles,los cuales son:oro,
plata y platino.
Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales que forman parte de las rocas. Por ejemplo, el metal
hierro se extrae de minerales de hierro como la magnetita o la siderita.
Mena: es la parte útil del mineral, de la que se extrae el metal
La rama de la técnica que el ser humano ha desarrollado para obtener el metal de los minerales se llama metalurgia.
Existe una rama de la metalurgia que trabaja sólo con minerales de hierro que se llama siderurgia
Los materiales metálicos los utiliza el serhumano desde tiempos prehistóricos y están presentes en todas las actividades
económicas hoy en día.
Propiedades de los metales:
Brillo característico.
Más densos y pesados que otros materiales.
Gran resistencia mecánica. Soportan grandes esfuerzos, presiones y golpes.Suelen ser tenaces,maleables y dúctiles,
por eso es fácil darles forma.
Son buenos conductores de la electricidad.
Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, que es líquido.
Todo metal tiene un punto de fusión, que es la temperatura a la cual el metal pasa de sólido a líquido.
Son maleables y dúctiles: pueden deformarse para formar láminas y alambres sin sufrir roturas.
Oro, Plata y Bronce son los más dúctiles y maleables.
Fragilidad: Es la facilidad con la que se rompe un metal cuando es golpeado.Es lo contrario de tenacidad.
Elasticidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de recuperar su forma inicial cuando finaliza la fuerza que lo
ha deformado. Plasticidad: Los metales tienen plasticidad cuando no son capaces de recuperar su forma inicial al
finalizar la fuerza que lo ha deformado. Lo contrario de plasticidad es elasticidad.

3. Oxidación: Es la facilidad con la que reaccionan el metal con el oxígeno del aire o del agua y cubrirse con una capa
de óxido. Los metálicos férricos se oxidan con cierta facilidad, pero el oro apenas se oxida.
Los metales se pueden reciclar: Es decir, que una vez desechados,se pueden reutilizar más adelante.
Los metales son materiales no renovables: Es decir, algún día, los metales se agotarán, pues las minas agotarán sus
reservas de minerales.
Algunos metales son tóxicos: Es decir, hacen daño a los seres vivos. Tenemos el caso del plomo y del mercurio.
Conductividad térmica: Es la capacidad que tienen los metales para conducir el calor a través de ellos. Todos los
metales tienen buena conductividad térmica.
Dilatación y contracción: Un metal se dilata cuando aumenta de tamaño al aumentar la temperatura y se contrae
cuando disminuye de tamaño al disminuir la temperatura.
Fusibilidad: Es la propiedad que tienen los materiales de fundirse, es decir, de pasarde estado sólido a líquido
cuando sube la temperatura. Todos los metales tienen fusibildad.
Soldabilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de unirse a altas temperaturas.
Tecnologías de detección de cuerpos extraños Las más comunes son: - Detectores de metal para productos en
envases no metálicos o con poco contenido metálico. -Detectores de Rayos X con una gran variedad de aplicaciones.
La sensibilidad de detección de cuerpos extraños depende de su grosor, homogeneidad y densidad
En los productos a ingerir, el riesgo para la salud de la presencia de cuerpos extraños depende de su tamaño y
material. En general los materiales más densos (metal, vidrio, piedra) son más peligrosos y los menos densos u
orgánicos conllevan menos riesgo. El tamaño del cuerpo extraño afecta directamente también la peligrosidad de la
contaminación, siendo menor por debajo de 2,5 mm..
Metales y desarrollo de la civilización
La corteza terrestre contiene utilísimos elementos químicos, entre ellos muchos metales que, desde tiempos remotos,
han resultado de gran importancia para el desarrollo y progreso de las civilizaciones, a tal punto que sería muy difícil
imaginar nuestra sociedad actual sin un extenso empleo de utensilios y herramientas elaborados con metales. De los
elementos químicos que hoy conocemos, aproximadamente un 75 % son metales.
Para los químicos y ambientalistas, resulta tal vez relevante y curioso que dos lejanos e importantes períodos históricos
de la humanidad se identifiquen de acuerdo con los metales que en ellos se empleaban predominantemente. Figura 6
En efecto, muy atrás en tiempo, la edad de bronce (producido tradicionalmente por aleación del cobre con el estaño),
siguió a la edad de piedra y precedió a la más reciente edad de hierro. Esta antelación se debe a que el cobre puede
encontrarse en muchos lugares en estado libre, es decir como elemento químico no combin ado, mientras que
prácticamente no se halla hierro libre sino combinado con otros elementos.
Algunos historiadores estiman que unos diez mil años atrás,en algunas regiones de Asia ya se empleaba el cobre. Este
metal, de un atractivo color rojizo, solía encontrarse libre, en vetas entre ciertas rocas, y podía ser extraído con
paciencia y esfuerzo. Fue utilizado para construir instrumentos de labranza, armas y objetos de adorno que, por el
elevado costo del metal, se guardaban en lugares ocultos.

4. También es sabido que hace más de cinco mil años, nuestros ancestros ya habían comenzado a emplear el oro y la
plata. Esto se debía, precisamente, a que esos metales, al igual que el cobre, se encontraban a veces en estado libre, y
podían extraerse con cierta facilidad. Además, hay también evidencias acerca del uso de utensilios primitivos
de hierro hace unos 4500 años.
Como notas de interés conexas con la temática de este trabajo, recordemos que tanto el hierro, como el cobre y el
estaño (constituyentes del bronce, son generalmente considerados actualmente MP.
Por otra parte, debido a su extenso uso, se van agotando las reservas conocidas de ciertos elementos usualmente
conceptuados como MP, tales como cobre, estaño, mercurio, plata, plomo y zinc.
Metales, salud y ambiente
El contenido en metales de los alimentos tanto de origen vegetal como animal depende de muchos factores, entre los
que hay que destacarlas condiciones medio-ambientales, los métodos de producción y procesado y el lugar de origen
del alimento, especialmente en relación a la composición del suelo.
En ocasiones el margen entre toxicidad y deficiencia es muy pequeño como sucede en el caso del selenio por lo que
no siempre es posible delimitar claramente qué metales son esenciales y cuáles tóxicos y probablemente todos ellos
son tóxicos si se ingieren en cantidades suficientemente elevadas. También es difícil considerar la toxicidad de un
metal aislado puesto que en el propio organismo se pueden producir interacciones entre ellos. Por ejemplo, los efectos
fisiológicos del cadmio incluyendo su toxicidad están muy estrechamente relacionados con la cantidad de zinc también
presente.A pesarde estas consideraciones es posible diferenciar entre aquéllos elementos que se sabe con certeza que
son esenciales y otros que son capaces de producir síntomas tóxicos en cantidades muy pequeñas y que no ejercen
funciones beneficiosas conocidas. El mercurio, plomo y cadmio se incluyen entre los metales tóxicos más
generalizados y todos han sido responsables en alguna ocasión de episodios de intoxicaciones espectaculares.A pesar
de que este grupo de metales se conoce normalmente como ‘metales pesados’en éltambién se incluyen otros elementos
como el arsénico, más por su toxicidad que por su peso específico.
Como veremos seguidamente, desde hace mucho tiempo fueron notados diversos problemas de contaminación,
toxicidad y ecotoxicidad atribuidos a ciertos metales y a algunos de sus compuestos.Acerca de los problemas asociados
con algunos metales y su metalurgia, el historiador griego Plutarco relataba, hace más de 1900 años, lo que ahora
denominaríamos severos efectos nocivos ambientales y sanitarios provocados por la exposición que experimentaban
los trabajadores de las minas y fundiciones.
Al mismo tiempo, corresponde enfatizar que numerosos MP son necesarios para los seres vivos. Efectivamente,
vestigios (cantidades pequeñísimas) de cadmio, cobre, cromo y zinc, son esenciales para la vida.
Además, algunos de los denominados MP ingresan habitualmente a nuestro organismo en porciones menores,
vehiculizados por los alimentos, el agua o el aire que respiramos. Varios persisten o se bioacumulan durante largo
tiempo en los organismos vivos.
Presentemente, los principales MP calificados como contaminantes ambientales son el cadmio, mercurio y plomo, que
resultan nocivos para el hombre, los animales, las plantas y el ambiente.
Al mismo tiempo, se atribuye a algunos compuestos de cromo sercarcinógenos y provocar daño genético. El mercurio
es considerado un contaminante universal. El plomo, que es el metal con propiedades tóxicas que más se ha propagado
en el ambiente, fue ampliamente usado por los romanos para construir tuberías para conducir agua, vasijas para vino
y objetos similares. Hasta la década de 1970 fue muy utilizado en pinturas, conductos para agua en las viviendas y
hasta no hace mucho tiempo en algunos combustibles para automotores.

5. Como se anticipó más arriba, la expresión MP se usa para aludir de un modo no muy preciso a ciertos elementos
metálicos, y también a algunos de sus compuestos, a los que se atribuyen determinados efectos de contaminación
ambiental, toxicidad y eco toxicidad.
Asimismo, es de destacarque hasta el presente (junio de 2004), no se dispone de una definición oficial generalmente
aceptada,ni de un listado de esos elementos, ni de una referencia clara y exacta de las propiedades o caracteres de los
MP que provenga de alguna sociedad científica u organismo referente de alto nivel, como podría ser la IUPAC (Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada) o la US EPA, (Agencia de Protección Ambiental de los EUA), por ejemplo.
Como consecuencia, en muchos artículos y documentos no se definen los MP en su conjunto, o se los presenta
acotados, de un modo válido sólo en el contexto del propio documento.
Otro aspecto notable es que diversas fuentes bibliográficas mencionan entre los MP a distintos elementos, metales y
semimetales y, además, a algunos de sus compuestos. También se implica, a veces, a un no metal. Todo esto puede
contribuir a causar cierta confusión sobre este tema.
El organismo humano tiene mecanismos para transformar, eliminar o compartimentalizar los tóxicos. No obstante,
estos mecanismos pueden ser inadecuados o insuficientes, afectando sobre todo a las personas más susceptibles como
los ancianos, niños e individuos con hábitos nutritivos pobres o fisiológicamente estresado.
Los metales pesados, como cualquier otro grupo de agentes químicos, pueden producir en los organismos vivos una
patología aguda,desarrollada rápidamente después delcontacto con una dosis elevada, o crónica por exposición a una
dosis baja repetida veces durante cortos plazos.
La exposición crónica a estos metales lleva a menudo a una acumulación órgano-específica, que compromete la
fisiología de ese órgano. Dado que aproximadamente un tercio de las proteínas requieren iones metálicos para el
mantenimiento de su estructura o para desempeñar su función, las biomoléculas más afectadas son las proteínas con
actividad enzimática, causando patologías multisistema.
La cantidad de metales pesados en elcuerpo no se pueden medir mediante análisis de sangre; éstos sefijan rápidamente
a las distintas partes del cuerpo y ahí se almacenan; no se detectan cantidades elevadas ni en las heces ni en orina, la
sangre o el vello. Para medir los metales es necesario utilizar sustancias que los atraigan y los movilicen para
expulsarlos del cuerpo por lo que se utilizan una serie de productos llamados quelantes.La terapia de desintoxicación
debe ser individual para cada paciente según el nivel de intoxicación y los órganos implicados. Asímismo la duración
de la terapia puede variar desde pocas semanas a varios meses. El componente más importante del tratamiento de la
toxicidad por metales pesados en el cese de la exposición. Figura 2
Detector de Metales
Detector de metales es un instrumento electrónico o dispositivo capaz de sensar o detectar la presencia de objetos
conductivos escondidos en la ropa o dentro del cuerpo o de otra manera fuera de vista; luego el instrumento o
dispositivo ofrece o provee al operador con un indicador audible y /o visual la presencia de los metales detectados.
El único componente activo del circuito es el doble amplificador operacional TL082.
El primer amplificador, se utiliza como generador de onda cuadrada, y el segundo está configurado como un
comparador. Las resistencias R1 y R2, forman un divisor de tensión,que permite utilizar estos amplificadores con
una tensión no simétrica de 9v. La tensión de alimentación de todo el circuito, es por tanto una simple pila de petaca
de 9v del tipo 6F22.

6. La resistencia R3, produce una realimentación positiva, que al generar cierta histéresis dentro del operacional,
produce su oscilación. Este oscilador es del tipo R-C, es decir resistencia y condensador.La frecuencia de este
generador, está determinada por el valor del potenciómetro P1 y el condensadorCl.
Al ser P1 ajustable, podemos fijar al valor deseado la frecuencia de salida. La señal cuadrada se desacopla por medio
del condensadorC2, y se limita en corriente por la resistencia R4, antes de aplicarla al circuito sintonizado formado
por la bobina L1 y el condensadorC3. La bobina L1, puede serde dos tipos, y en las líneas siguientes,le
indicaremos como construirla.
El condensadorC4, junto con los diodos D1 y D2, forman un circuito rectificador- doblador, que transforma la señal
presente en extremos del circuito sintonizado, en una corriente continua igual al doble de la señal de pico.
El condensadorC5 y la resistencia R5, forman un filtro que elimina el pequeño rizado del rectificador.
Las resistencias R6, R7 y los condensadores C6, C7, son dos filtros paso bajos utilizados para detectarlos pequeños
cambios de amplitud de la señal rectificada y aplicarlos al comparador.
El funcionamiento total del circuito es muy simple. En un primer paso, se ajusta el potenciómetro P1 para obtenera
la salida del operacional una frecuencia igual a la de resonancia del conjunto L1/C3. En este instante,en extremos de
L1/C3, se obtiene la máxima amplitud de la señal(resonancia). El nivel de pico de esta señal es doblado y convertido
a un valor de corriente continua, y se aplica al circuito comparador. Figura 3
Funcionamiento del detector de metales
Cuando una señal de radio es producida por el circuito de cualquier detector de metales, un campo electromagnético
es generado desde el circuito en el medio circundante atravesando el aire, ropa, piel, papel o cualquier otro material.
Este campo electromagnético particularmente no busca armas o alguna otra clase de metal; solo fluye en el aire, ropa
papel o cualquier medio presente. Figura 4
El campo electromagnético transmitido por la antena de cualquier detector de metales fluye en una
matriz de búsqueda,esta matriz describe el área general en el cual el campo electromagnético que ha sido generado.
En la matriz mencionada fluyen las líneas del campo electromagnético y es el medio a cruzar por el cual se realizara
la inspección y la posterior detección de los objetos metálicos.
Las líneas de este campo electromagnético penetran el metal y todo lo que viene dentro del patrón de su trayectoria de
la detección. El grado de este patrón y toda su naturaleza que abarca depende en gran parte sobre la energía y los
medios usados para transmitir la señal y la resistencia del medio en el cual la señal es transmitida.
Las líneas del campo electromagnético fluyen en la superficie de cualquier objeto metálico que tienen la habilidad de
conducir electricidad el cual incluye hierro, acero, cobre y también cualquier metal, generando corrientes de Eddy
distorsionando el normal campo electromagnético. Estas corrientes generadas en el metal causa una perdida en el
campo magnético, y esta distorsión es medida
por el circuito del detector.
Instantáneamente esta distorsión alerta al detector de la presencia de un metal. Estas corrientes de Eddy en un arma,
moneda o cualquier otro objeto metálico conductivo crearan un campo electromagnético secundario en el medio
Campo Electromagnético generado por un detector de metales.

7. Circundante en el detectorde metales generando la alarma. El circuito de un moderno detectorde metales es diseñado
para interpretar estas sensaciones simultáneamente y generar señales apropiadas. El detector de metales puede
instantáneamente reportarque alguna clase de metal está presente como es utilizado en el la inspección de una persona,
inspeccionar un paquete o examinar algún área.
Estas señales generadas, interpretadas y reportadas requieren circuitos electrónicos complicados especialmente para
un detector metales cuyo operador confía en él para detectar con mayor exactitud y precisión. Estas es una de las
razones que existe una vasta diferencia en calidad para equipos de detección de metales. Estos detectores con circuitos
sofisticados son diseñados para hacer un mejor trabajo de enviar señales luego recibir e interpretar estas señales
simultáneamente y con exactitud. Figura 5
Efecto Hall
Aparición de un potencial eléctrico debido a la fuerza de Lorentz sobre una corriente.
Descripción:
Se va a ver cómo, la fuerzade Lorentzsobre laspartículas cargadas que circulan por una lámina,genera
un potencial eléctrico debido a la acumulación de cargas en los bordes de la lámina
El efecto Hall fue descubierto por Edwin Hall en 1879. Este efecto se aprecia cuando por una lámina
conductora o semiconductora se hace circular una corriente y se coloca en presencia de un campo
magnético. Las cargas que están circulando experimentan una fuerza magnética 𝐹 = 𝑞(𝑣𝑥𝐵), y son
desplazadashaciaunode los bordesde lalámina.Esto hace que aparezca unexcesode carga negativaen
unode losbordesentantoque enelotroaparece unexcesodecargapositiva,loque provocaqueaparezca
un campo eléctrico E, que a su vez ejerce una fuerza de carácter eléctrico sobre las cargas 𝐹 = 𝑞E .
Esta fuerzaeléctrica,actúaenlamismadirecciónperoensentidocontrarioalamagnética(verFigura).La
acumulaciónde cargas continuahasta que el campo eléctricose hace suficientementegrande comopara
que lafuerzaeléctricacompense alamagnética.Estasituaciónse caracterizaporladiferenciade potencial
que aparece entre los bordes denominada voltaje Hall, si I es la Intensidad de corriente, B el campo
magnético,nladensidadde portadores,qsucarga y del anchode lalámina,el potencialse puedeescribir
como: VHall=
𝐼𝐵
𝑛𝑞𝑑
.
La polarización depende de si las cargas que se están moviendo son positivas o negativas. En los
conductores lo que se están desplazando son electrones, por lo que la situación coincide con la
representadaenlafigura.Por el contrario, enel caso de algunossemiconductoresloque se tiene esuna
corriente de huecos lo que es equivalente a tener cargas positivas enmovimiento. El signo del potencial
permite conocer el tipo de portador. Figura 7

8. Materiales y montaje
Para el comprobar el efecto Hall se utiliza: Lámina conductora (bismuto), fuente de alimentación, seis
imanes de neodimio, amplificador y osciloscopio o amperímetro Al acercar o alejar el imán vemos como
varía enel multímetrooel osciloscopioel potencial generado.Si invertimoslospolosdel imánse invierte
el signo del potencial.
COMENTARIOS FINALES
Resumen de resultados
Conclusion
Durante la elaboracion de nuestro proyecto tuvimos diversos factores que nos llevaron a realizar algunis ajustes en el
equipo con respecto a o que queremos dar como resultado de este, ees un equipo para detectar metales pesados porlo
que los detecta macroscopicamente es decir, no podremos demostrar aun la dereccion de en una pequeña cantidad de
metales , unicamente podremos demostrar la deteccion de una mayor proporcion de metales; se pretende que en un
futuro podamos hacer el estudio y la realizacion para un detector de metales para una magnitd mas pequeña.
Consideraciones
En este proyecto, debemos considerar que se está realizando a nivel macroscópico ya en un principio se pretendía
considerar a un nivel microscópico, pero por falta de economía y de equipo necesario no se pudo llevar acabo, ahora
bien se llevó a cabo la investigación a mayores dimensiones para poder tener un mejor resultado.

9. FIGURAS
Figura 1. Metales pesados
Figura 3. Esquema del detector de metales pesados
Figura 4. Campo electromagnetico del detector Figura 5. Detector de mayor exatitud

10. Figura 6. Metales pesados presentes en el ser humano
Figura 7. Fuerza eléctrica, actúa en la misma dirección pero en sentido contrario

11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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