Submarino

Submarino
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Barco sumergible
Historial Bandera de Holanda HolandaBandera de Inglaterra InglaterraBandera de Francia Francia
Puesta en grada 1620
Características generales

Submarino. Nave capaz de viajar por debajo del agua y por la superficie de la misma. Se consideran submarinos solamente a los atómicos dado que, son los únicos que pueden permanecer sumergidos por periodos casi indefinidos, gracias a un sistema de flotabilidad variable. Usados extensamente por primera vez en la Primera Guerra Mundial, en la actualidad forman parte de todas las armadas importantes.

Término

El término «submarino» comprende una amplia gama de tipos de buque, yendo desde los pequeños para dos plazas, que sirven para examinar el fondo del mar y sumergirse pocas horas, hasta los nucleares, que pueden permanecer sumergidos durante año y medio y portar misiles nucleares capaces de destruir varias ciudades. Hay también submarinos especializados, como los de rescate submarino.

Inicios

Se trata de un invento bastante antiguo, aunque no ha sido hasta principios del siglo XIX que el submarino tomó aproximadamente la forma que hoy conocemos. Los primeros registros del uso de estos vehículos datan del siglo XVII, cuando los cosacos utilizaron una barca sumergible para llevar a cabo misiones de reconocimiento e infiltración. Pero el primer sumergible del que se tiene información fidedigna fue construido en 1620 por un holandés al servicio de Jaime I de Inglaterra llamado Cornelius Jacobszoon Drebbel. Estos prototipos fueron probados en el río Támesis entre 1620 y 1624. Por supuesto, y como no podría ser de otra manera, los militares advirtieron rápidamente el potencial que podían tener estos sumergibles, lo que hizo que a partir de allí su desarrollo fuese mucho mas rápido.

Maqueta de submarino en base a bosquejo de Leonardo da Vinci, en exposición permanente en La Habana

Estructura

Desde el punto de vista constructivo, un submarino moderno tiene dos cascos, uno dentro de otro. El exterior recibe el nombre de “Casco Hidrodinámico”, y es el que le confiere a la nave la figura hidrodinámica necesaria para que pueda desplazarse con velocidad tanto en la superficie del agua como en inmersión.

El casco interior, llamado “Casco Resistente”, como su nombre lo indica, está construido para resistir la presión del agua cuando el submarino se sumerge. Desde el punto de vista físico no es mas que un enorme cilindro de acero de gran resistencia, en cuyo interior se encuentran todos los alojamientos destinados a la tripulación (camarotes, comedor, cocina, etc.). Dentro de este casco también se encuentran los compartimientos de torpedos, y la zona de comando (navegación, informaciones, periscopio, etc.).

Submarino - Estructura

Cuando el capitán del submarino decide sumergirse, todas las aberturas del casco resistente se cierran, convirtiéndolo en un recipiente estanco capaz de mantener la presión y el oxígeno necesario para que sus tripulantes puedan sobrevivir debajo del agua. El submarino necesita de un sistema de tanques para poder sumergirse (y volver a emerger). Efectivamente, poseen los llamados "tanques de inmersión", generalmente ubicados a ambos lados del casco que, una vez inundados, le dan al submarino el peso necesario para poder descender. Igual que un pez, la cantidad de agua dentro de estos tanques le confiere una flotabilidad apenas positiva, permitiéndole bajar, subir, o navegar entre dos aguas.

La dirección está resuelta de una forma similar a la de los aviones. Un submarino posee timones verticales y horizontales. El timón vertical es el que le permite efectuar los giros, mientras que los timones horizontales (situados a los lados) son los que le permiten el desplazamiento vertical y el mayor o menor ángulo en las maniobras de inmersión y emersión. El avance (o retroceso) se obtiene gracias a una o más hélices unidas al eje del motor, tal como ocurre en un barco. En el caso de los submarinos militares, estas hélices tienen un diseño especial que las hacen muy silenciosas, para evitar ser detectados por los enemigos.

El periscopio es básicamente un tubo dotado de espejos en su interior, que puede desplegarse fuera del agua cuando el submarino se encuentra sumergido pero cerca de la superficie. Este mecanismo permite a la tripulación ver la superficie del mar sin necesidad de exponer la nave a la vista de un posible enemigo. Los submarinos más modernos han reemplazado el sistema óptico de los periscopios por una cámara y una pantalla de TV, pero el principio y utilidad de este implemento es el mismo.

El principal problema que enfrenta la tripulación de un submarino es la provisión de aire respirable. De nada sirve tener un casco superresistente que nos permite alcanzar grandes profundidades si una vez allí no podemos respirar. Durante años los submarinos tomaban el aire de la superficie, lo comprimían y almacenaban en depósitos. Luego, a medida que la tripulación (o los motores diesel) lo necesitaba, se iba descomprimiendo.

Pero en la década de 1950 la energía nuclear reemplazó los motores diésel de los submarinos, a la vez que permitía la extracción del preciado oxigeno del agua de mar. Este adelanto les permitió sumergidos durante semanas o meses, y se realizaron viajes considerados imposibles, como la travesía por debajo de la capa de hielo que cubre el Polo Norte en 1958, efectuada por el USS Nautilus.

Propulsión

Elemento empleado para la propulción de algunos submarinos

El primer submarino impulsado mecánicamente fue el francés Plongeur (1863), que usaba aire comprimido, siendo la propulsión anaeróbica empleada por primera vez en el español Ictíneo II (1864) sufragado por suscripción popular. El motor de este último usaba un compuesto químico de magnesio, peróxido, zinc y clorato potásico que genera vapor con que mover la hélice y oxígeno para los tripulantes. Este sistema no volvió a ser empleado hasta 1940, cuando la armada alemana probó la turbina Walter en el submarino experimental V-80 y más tarde en el U-791.

Hasta la llegada de la propulsión nuclear marina, la mayoría de los submarinos del siglo XX usaron baterías eléctricas para la navegación subacuática y motores de combustión interna para la de superficie y para recargar las baterías. Los primeros modelos usaban gasolina pero pronto se sustituyó por parafina y luego gasóleo gracias a su menor inflamabilidad. La combinación diésel-eléctrico se convertiría en el medio de propulsión estándar. Inicialmente el motor diésel o gasolina y el eléctrico, separados por embragues, estaban en el mismo eje e impulsaban el propulsor. Esto permitía que el primero usase al segundo como generador para recargar las baterías e impulsar también al submarino si era necesario. Cuando el submarino se sumergía, se desembragaba el motor diésel de forma que se usase el eléctrico para girar la hélice. El motor eléctrico puede tener más de un inducido sobre el eje, estando eléctricamente acoplados en serie para velocidades bajas y en paralelo para velocidades altas.

En los años 1930, el anterior diseño fue modificado en algunos submarinos, particularmente en los estadounidenses y británicos de clase U. El motor de combustión interna ya no estaba unido al eje de propulsión, sino que impulsaba un generador separado, que a su vez se usaba para navegar en superficie y recargar las baterías. Esta propulsión diésel-eléctrica permitía mucha mayor flexibilidad: por ejemplo, el submarino podía moverse despacio mientras los motores funcionaban a toda potencia para recargar las baterías lo más rápidamente posible, reduciendo así el tiempo en la superficie o el uso del snorkel. También hacía posible aislar los ruidosos motores diésel del casco, haciendo más silencioso el submarino.

Se probaron otras fuentes de energía: turbinas de vapor alimentadas por petróleo impulsaron la clase K británica construida durante la Primera Guerra Mundial y en los años siguientes, pero no tuvieron mucho éxito. Se eligieron las turbinas para darles la velocidad en superficie necesaria para seguir a la flota de guerra británica. Los submarinos de tipo XXI alemanes probaron la aplicación del peróxido de hidrógeno para conseguir una propulsión rápida e independiente del aire en el largo plazo, pero finalmente fueron construidos con enormes baterías en su lugar.

La energía nuclear se usa actualmente en todos los submarinos grandes, pero debido a su alto coste y gran tamaño, los submarinos más pequeños siguen usando propulsión diésel-eléctrica. La relación entre buques de tamaño grande y pequeño depende de las necesidades estratégicas y, por ejemplo, la armada estadounidense cuenta sólo con submarinos nucleares, lo que suele explicarse por la necesidad de operar transoceánicamente. Otras potencias militares cuentan con submarinos nucleares para fines estratégicos y buques diésel-eléctricos para las necesidades de defensa. La mayoría de las flotas carecen de submarinos nucleares debido a la poca disponibilidad de la tecnología nuclear y submarina. Los submarinos civiles suelen disponer sólo de baterías eléctricas si se diseñan para funcionar conectados a un barco nodriza.

Al final de la Segunda Guerra Mundial los británicos y los soviéticos experimentaron con motores de peróxido de hidrógeno y queroseno (parafina) que podían ser usado tanto en superficie como bajo el agua. Los resultados de esta técnica no fueron lo suficientemente alentadores como para adoptarlas en esa época, y aunque los soviéticos produjeron una clase de submarinos con este tipo de motor, llamados Quebec por la OTAN, nunca se consideraron exitosos. Posteriormente varias armadas, notablemente la sueca, usan buques con propulsión anaeróbica que sustituyen el oxígeno líquido por peróxido de hidrógeno. Un avance en ese tipo de propulsión fueron las células de combustible de hidrógeno, aplicadas por primera vez en los submarinos alemanes de tipo 212, equipados con nueve células de 34 kW.

Hacia finales del siglo XX algunos submarinos, por ejemplo la clase Vanguard británica, comenzaron a usar la propulsión por chorro de agua en lugar de hélices. Aunque son más pesados, más caros y menos eficientes, también son mucho más silenciosos, lo que proporciona una ventaja táctica importante. Un posible sistema de propulsión para submarinos es la propulsión magnetohidrodinámica o «propulsión oruga», que carece de partes móviles. Fue popularizada por la versión cinematográfica de La caza del Octubre Rojo, escrita por Tom Clancy, que la presentaba como un sistema virtualmente silencioso. Aunque se han construido algunos barcos de superficie experimentales con este sistema de propulsión, las velocidades logradas no han sido tan altas como se esperaba. Además, el ruido creado por las burbujas y el elevado consumo energético que requeriría del reactor del submarino hacen que su uso sea improbable para fines militares.

Sumergibles civiles

Submarinos empleados como Safaris turísticos

Los submarinos civiles suelen ser mucho más pequeños que los militares porque se debe aprovechar el espacio que se tiene. Los turísticos suelen operar en áreas de recreo tropicales o en otras zonas con aguas claras y buena visibilidad. La mayoría de ellos tienen una capacidad de entre 25 y 50 pasajeros, llegando a efectuar 10 o más inmersiones diarias. Su diseño deriva del de los submarinos para investigación, contando con grandes portillas para que los pasajeros disfruten de las vistas y situando sistemas mecánicos importantes fuera del casco para ahorrar espacio interior, a pesar de lo cual éste suele ser escaso. La mayoría de ellos funcionan con baterías eléctricas y son muy lentos.

Los buques subacuáticos con movilidad limitada, destinados a permanecer en el mismo lugar durante la mayor parte de su tiempo de uso, como los usados para rescate, investigación o salvamento, suelen denominarse sumergibles. Los sumergibles suelen ser llevados a su zona de operación por barcos comunes o grandes submarinos y tienen una autonomía muy pequeña. Muchos sumergibles funcionan conectados por un «cordón umbilical» a un buque nodriza (submarino, buque de superficie o plataforma) que les suministra aire y electricidad.

Submarinos militares

Submarinos militar ruso

Hay muchos más submarinos militares que civiles en funcionamiento. Los submarinos son muy útiles desde el punto de vista militar por ser difíciles de detectar y destruir cuando navegan a gran profundidad. Se presta mucha atención en el diseño de estos submarinos para que al desplazarse lo hagan silenciosamente y eviten su detección: el sonido viaja en el agua mucho más fácilmente que en el aire, por lo que el sonido de un submarino es su característica más fácilmente detectable. Algunos submarinos ocultan su sonido tan bien que en realidad crean una zona silenciosa a su alrededor, que también puede detectarse.

Tipos

Los submarinos militares suelen dividirse en submarinos de ataque, diseñados para actuar contra barcos enemigos, otros submarinos incluidos, y submarinos estratégicos equipados con misiles balísticos, diseñados para lanzar ataques contra objetivos terrestres desde una posición oculta. La división en estos tipos alude a su papel más que a su construcción, siendo ambos parecidos (sobre todo si los primeros se destinan a atacar flotas lejanas) en tamaño, armamento y otras características.

Los submarinos de ataque pueden ser divididos en dos tipos generales: nucleares o diésel-eléctricos. Los primeros son más rápidos y grandes, y tienen más potencia de fuego y mayor autonomía que los segundos. Dependiendo de la misión típica a la que se destinen, los submarinos diésel-eléctricos son a veces más adecuados para misiones en aguas poco profundas o costeras. Para acortar la distancia entre estos dos diseños muy diferentes, varias armadas han empezado el desarrollo de buques de propulsión anaeróbica, que pueden usarse como los diésel-eléctricos pero con un tiempo de inmersión mayor.

Los submarinos de misiles balísticos, a los que se alude frecuentemente con las siglas SSBN («SS» de Silent Service, «B» de Ballistic missile y «N» de Nuclear), portan misiles balísticos lanzables desde submarino (SLBM, Submarine Launched Ballistic Missile) con cabezas nucleares para atacar objetivos estratégicos como ciudades o silos de misiles en cualquier lugar del mundo. Actualmente todos ellos son propulsados por energía nuclear, para dotarlos de la mayor autonomía y capacidad de camuflaje posibles. (Los primeros SSBM soviéticos fueron diésel). Desempeñaron un importante papel en la estrategia de disuasión mutua de la Guerra Fría, pues tanto Estados Unidos como la Unión Soviética tenían la capacidad creíble de llevar a cabo un contraataque contra la otra nación en caso de un ataque. Esto suponía una parte importante de la estregia de destrucción mutua asegurada.

Tripulación

Un submarino nuclear típico tiene una tripulación de unas 120 personas, los buques no nucleares tienen menos de la mitad. Las condiciones dentro de un submarino pueden ser difíciles debido a que los miembros de la tripulación tienen que trabajar aislados durante largos periodos de tiempo, sin contacto con sus familias. Los submarinos suelen mantener el silencio de radio para evitar ser detectados. Operar un submarino es peligroso, incluso en tiempos de paz, y muchos buques se han hundido por accidentes.

Mujeres

En 1995 la Armada Real Noruega se convirtió en la primera del mundo en designar a una mujer capitán de un submarino. En 1998, la Armada Real Australiana se convirtió en la segunda en permitir que las mujeres sirvieran en submarinos de combate. Canadá y España le siguieron. Las razones dadas comúnmente para excluir a las mujeres son la falta de privacidad y los «camastros calientes», una práctica común en los submarinos, donde tres marineros comparten dos camastros por turnos para ahorrar espacio. La armada estadounidense, que permite a las mujeres servir en casi cualquier otro buque de su flota, sólo permite su presencia en submarinos militares bajo contadas excepciones, argumentando que las condiciones de semi segregación que aplica al personal femenino en los buques supondría un coste de unos 300 000 dólares por camastro.

Sistema de soporte vital

Con la llamada propulsión nuclear, los submarinos pueden permanecer sumergidos durante meses seguidos, a diferencia de los submarinos diésel, que tienen que emerger periódicamente o emplear el snorkel para poder recargar las baterías. La mayoría de los submarinos militares modernos pueden generar oxígeno para la tripulación mediante electrólisis del agua. El equipo de control de atmósfera incluye un filtro de CO2, que usa un catalizador para eliminar este gas del aire y mezclarlo con los desperdicios bombeados afuera. También se emplea un dispositivo que utiliza un catalizador para convertir el monóxido de carbono en CO2 (eliminado por el anterior filtro) y mezcla el hidrógeno producido por las baterías eléctricas del buque con oxígeno del aire para producir agua. Un sistema de monitorización de atmósfera analiza el aire de diferentes zonas del buque para controlar los niveles de nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, refrigerantes R12 y R114, dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros componentes. Los gases venenosos se eliminan y se vuelve a añadir oxígeno procedente de un depósito situado en un tanque de lastre principal. Algunos submarinos más pesados tienen dos estaciones de purga de oxígeno (a proa y popa). El nivel de oxígeno del aire se mantiene a veces en un porcentaje más bajo que la concentración atmosférica normal para reducir el peligro de incendio.

El agua dulce se produce bien por evaporación o por ósmosis inversa. Se usa para las duchas, los fregaderos, cocinar y limpiar. El agua marina se usa para los inodoros, almacenándose el «agua negra» resultante en un tanque sanitario hasta que se expulsa afuera usando aire a presión o se bombea al exterior usando una bomba sanitaria especial. El método para limpiar los sanitarios de a bordo es difícil de operar, y el submarino alemán de tipo VIIC U-1206 se hundió con bajas por un error con los inodoros. El agua de las duchas y los fregaderos se almacena separada en tanques de «agua gris», que se bombean afuera usando una bomba de drenaje. En los grandes submarinos modernos la basura suele eliminarse usando un tubo llamado Unidad de Eliminación de Basura (Trash Disposal Unit o TDU), donde se compacta dentro de un bidón de acero galvanizado. Cuando este bidón se llena, se deja caer al fondo del océano con ayuda de lastres de hierro.

Inmersión y navegación

Todos los barcos, así como los submarinos en superficie, están en situación de flotación positiva, pesando menos que el volumen equivalente de agua desplazada (de acuerdo con el principio de Arquímedes). Para sumergirse hidrostáticamente (sin ayuda mecánica), un buque debe ganar flotación neutral (peso igual a empuje), bien incrementando su propio peso o disminuyendo el desplazamiento de agua (volumen). Para controlar su peso, los submarinos están equipados con tanques de lastre, que pueden llenarse con agua tomada del exterior o aire a presión.

Para sumergirse o emerger, los submarinos usan los tanques de proa y popa, llamados tanques principales, que se abren y se llenan completamente de agua para sumergirse o se llenan de aire a presión para emerger. Durante la inmersión, los tanques principales suelen permanecer inundados, lo que simplifica su diseño, por lo que en muchos submarinos estos tanques son simplemente una sección del espacio entre los cascos. Para un control manual más rápido y preciso de la profundidad, los submarinos disponen de unos tanques de control de profundidad más pequeños, capaces de soportar presiones más altas. La cantidad de agua en estos tanques puede controlarse tanto para responder a cambios en las condiciones exteriores como para cambiar la profundidad de inmersión. Dichos tanques pueden situarse cerca del centro de gravedad del submarino, o distribuirse por el buque para evitar afectar a la escora.

Para mantener la escora deseada, los submarinos usan tanques de escora especializados a proa y popa. Las bombas trasladan agua entre ellos, cambiando la distribución del peso y creando así un momento que gira el buque hacia arriba o hacia abajo. Un sistema parecido se usa a veces para mantener la estabilidad. El efecto hidrostático de los tanques de lastre variable no es la única forma de controlar el submarino bajo el agua. La maniobra hidrodinámica se logra mediante varias superficies, que pueden ser giradas para crear las correspondientes fuerzas hidrodinámicas cuando el submarino se desplaza a la suficiente velocidad. Los planos de popa, situados cerca del propulsor y orientados por lo general horizontalmente, sirven para el control de la inclinación longitudinal del submarino, y son de uso común, a diferencia de otras superficies de control de las que pueden carecer algunos submarinos. Los planos de inclinación en la torreta y los de popa en el cuerpo principal, ambos también horizontales, se sitúan más cerca del centro de gravedad y son utilizados para controlar la profundidad con menos efecto sobre la inclinación.

Los submarinos modernos tienen un sistema de guía inercial para navegar bajo el agua, pero el error de deriva se acumula inevitablemente con el tiempo. Para contrarrestarlo, se usa periódicamente el GPS para obtener una posición exacta. El periscopio (un tubo retráctil con prismas que permite ver sobre la superficie sin emerger) sólo se usa ocasionalmente, debido a que su rango de visibilidad es corto. Los submarinos modernos tienen «mástiles optrónicos» en lugar de periscopios de tubo ópticos que penetran en el casco. Estos mástiles tienen que seguir subiéndose a la superficie, pero emplean censores electrónicos para la luz visible y la infrarroja, telémetro láser y dispositivos de vigilancia electromagnética.

En el cine

Se ha desarrollado un género especial de películas sobre submarinos, que han resultado ser elementos populares debido al peligro, el drama y la claustrofobia asociados a ellos, así como el suspense del juego del gato y el ratón que es la guerra submarina. Algunas de las primeras películas fueron Operación Pacífico y Run Silent, Run Deep, basada ésta en una novela clásica. Películas más modernas son La caza del Octubre Rojo, Das Boot, U-571, Marea roja y The Enemy Below. K-19: The Widowmaker trata sobre el primero de los muchos desastres que sufrió el submarino soviético.

Fuentes