Así respirarán los S-80 bajo el agua: esta es la joya tecnológica espacial del submarino español

Se suele decir, no sin razón, que las profundidades del océano son un mundo tan hostil y desafiante como el espacio exterior. Prueba de ello es que las tecnologías aplicadas para operar en ambos entornos tengan muchos elementos comunes. En el caso de los submarinos, la clave es aguantar lo máximo posible sin salir a la superficie. Para ello, se necesitan tecnologías que generen energía sin depender del aire. Es decir, el submarino tiene que aprender a respirar bajo el agua. Es aquí donde el desarrollo español espera marcar la diferencia. Su sistema AIP-BEST ya está embarcado en el S-83, lo que pone a España entre las pocas naciones con el músculo tecnológico e industrial para comercializar sumergibles de guerra no nucleares de altas prestaciones.

Durante mucho tiempo, parecía que las únicas alternativas viables para propulsar estos buques en inmersión eran la nuclear y la diésel-eléctrica con baterías. Los nucleares o SSN, gozan de una superioridad operativa y estratégica incuestionable, al tener capacidad de navegar en inmersión sin más limitaciones que las impuestas por la propia tripulación o la disponibilidad de víveres. En cambio, los modelos convencionales o SSK se veían obligados a subir a superficie, o cota de snorkel, cada poco tiempo, lo que les hace menos discretos y autónomos. Según los diferentes diseños, esta dependencia podía estar entre uno y dos días, dependiendo mucho del tipo de navegación.

Puede que la tecnología nuclear apenas haya cambiado en lo fundamental, pero en el segmento de propulsiones convencionales hay una carrera por incrementar capacidades donde existe un lucrativo mercado de exportación a países que no se pueden permitir un arma submarina atómica. La solución más inmediata es mejorar las baterías. En este aspecto, las de iones de litio —en esencia como las de nuestros teléfonos— presentan capacidades muy superiores a las tradicionales, a base de plomo y ácido, pues llegan a triplicar la energía almacenada por unidad de peso.

Independizarse del aire

La carrera por conseguir una propulsión independiente del aire o AIP (Air Independent Propulsion) no es nueva y ya existen diversas tecnologías comerciales. Todas buscan propulsión directa o generación de energía eléctrica en inmersión. Para entender el potencial del AIP de la serie S-80+, es interesante poner esta técnica en su contexto y analizar las alternativas.

El primero de estos sistemas que vamos a ver es el de turbinas de vapor de ciclo cerrado. Su funcionamiento es equivalente al de propulsión nuclear, donde el calor de la reacción nuclear produce vapor de agua que se pasa por una turbina. En este caso el calor se produce quemando etanol y oxígeno en una caldera. Este sistema lo desarrolló Francia, se denomina MESMA y equipa algunos buques de la clase Agosta paquistaníes. Pero es un sistema caro y de muy bajo rendimiento.

Otro es el motor Stirling, que genera energía eléctrica a base de quemar oxígeno y fuel diésel. Lo ha desarrollado Suecia y está montado en navíos de ese país, además de en Japón y Singapur. Sin embargo, su potencia es reducida y Tokio lo está abandonando. Una variante que funciona con similar principio es el motor de ciclo cerrado, que podríamos decir que es un motor diésel convencional al que se le inyecta fuel con oxígeno puro. Desarrollado por Alemania, es muy poco eficiente y delicado con las mezclas de gases. No se encuentra en uso.

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El que mejor funciona de todos es la pila o célula de combustible. Se basa en obtener energía por medios químicos en lugar de térmicos, como los anteriores. Simplificando mucho, la pila de combustible consigue mediante una membrana de intercambio de protones un efecto contrario a la electrolisis: se alimenta la pila con hidrógeno y oxígeno para obtener energía eléctrica y agua como residuo.

Para el submarino las ventajas de la pila frente a los otros métodos son significativas. En primer lugar, es con diferencia el de mayor eficiencia energética. Además, el proceso químico se produce a baja temperatura y, al no necesitar combustión ni motor, carece de partes móviles, por lo que es muy silencioso. Sin embargo, tiene el problema de la materia prima, pues el hidrógeno es muy delicado de manejar y peligroso de almacenar.

La solución española

El sistema AIP del S-80 utiliza una pila de combustible de seis módulos de 50 kW nominales, por lo que el conjunto suministra un mínimo de 300 kW, cifra respetable que permitiría alimentar todo el submarino e incluso recargar baterías durante una navegación no muy exigente. La pila es de la empresa norteamericana Collins Aerospace, que suministró las que se instalaron en los transbordadores espaciales.

La gran ventaja del sistema español radica en la alimentación continua de hidrógeno que, en lugar de realizarse mediante gas almacenado, utiliza un reformador de bioetanol diseñado por la atribulada tecnológica andaluza Abengoa (ahora Cox) que, con oxígeno añadido, obtiene un hidrógeno de gran pureza. El bioetanol o alcohol etílico se obtiene de materia vegetal, por lo que es relativamente barato, fácil de conseguir en cualquier lugar y sencillo de manejar. El reformador se basa en romper las moléculas de etanol obteniendo el hidrógeno que va a la pila junto a oxígeno adicional.

Las ventajas son importantes. Primero, el residuo es dióxido de carbono y agua, que se expulsan en forma de agua carbonatada al disolver el dióxido de carbono en agua de mar. Además, no hay ni incremento de las firmas acústica y térmica, lo que contribuye a la discreción del submarino. El sistema ocupa la parte superior de la tercera sección del submarino, estando en la parte baja el combustible y el tanque de oxígeno líquido de 60 toneladas. Detrás se sitúa el coferdán, un compartimento de salida en inmersión o de escape en caso de evacuación de emergencia. Más a popa estarían los motores y generadores diésel, y después el motor principal eléctrico para propulsión.

Este sistema funciona sin necesidad de presencia de personal y se controla desde la cámara de combate. Con el AIP BEST (Bio-Ethanol Stealth Technology), los S-80+ podrían superar con holgura las tres semanas de navegación en inmersión, siempre en función del tipo de misión y exigencia de la misma. La semana pasada, además, se producía el hito de finalizar la instalación del primer AIP BEST en el casco del S-83 Cosme García. El S-83 y S-84 se botarán ya con el AIP instalado, mientras que en el S-81 y S-82 se introducirá esta tecnología en su primera gran carena, una actualización prevista y planificada, con elementos críticos, como el tanque de oxígeno, ya a bordo.

Esta planta generadora ya se ha probado con éxito haciéndola funcionar en tierra, simulando condiciones de navegación en inmersión a cota profunda y cargando las baterías del S-81, por lo que se puede considerar operativa. Este era uno de los requisitos impuestos por la marina india, que ha seleccionado la propuesta española y la propuesta alemana como finalistas para un megacontrato de submarinos valorado en 6.000 millones de dólares.

Nueva Delhi, además de la planta AIP, busca incorporar baterías de iones de litio, lo que llevaría a estos buques a una capacidad insólita de permanencia en inmersión del orden de seis semanas, cerrando enormemente la brecha con los nucleares. Este tipo de acumuladores tienen el problema del coste y de que hay cierto riesgo de sobrecalentamiento y deflagración, aunque es una solución ya probada de sobra y que también debería interesar a España.

Simuladores y calendario

Otro de los aspectos de interés que acompañan a los S-80 es el hecho de que Navantia haya desarrollado una serie de simuladores de muy alto nivel, algunos en colaboración con empresas especializadas como Indra y otros en solitario con tecnología propia. La empresa naval española es la responsable de la integración de todos los equipos y sistemas, tanto a nivel físico como lógico, en el submarino.

De los simuladores, el SIMTAC o Simulador Táctico y el SIMPLA o Simulador de Plataforma, recrean los espacios del submarino donde la dotación y operadores se adiestran con unos equipos y sistemas idénticos a los reales, en un entorno cuya verosimilitud está muy conseguida. Esto último es especialmente relevante en el caso del SIMPLA, pues recrea la cámara de combate, pudiendo replicar los movimientos en cuanto a escora y cabeceo. Damos fe de que se ha conseguido un realismo insólito.

El que sin embargo supone un salto cualitativo es el Sistema Integrado de Adiestramiento Navantis, desarrollado por Navantia y adaptado ahora al S-80. Es algo ya conocido y lo hemos podido ver (y probar) en ocasiones anteriores aplicado, por ejemplo, a las corbetas encargadas por Arabia Saudí o a los buques australianos gemelos del Juan Carlos I.

Sus capacidades son enormes y, además, no existe limitación alguna a su crecimiento. Los buques están recreados en su totalidad y el personal de dotación puede llegar a dominar la operación y movimiento dentro del buque antes siquiera de pisar la plataforma real. Esto permite adiestrar varias dotaciones a la vez y recrear todo tipo de situaciones, desde localizar cualquier equipo, practicar procedimientos de seguridad interior —caso de incendios o vías de agua— así como el manejo o reparación de sistemas y componentes. Una experiencia completamente inmersiva.

El hecho de poner a disposición de los posibles clientes no solo la plataforma, sino también un sistema de adiestramiento integral, es sin duda un gran aliciente y una baza a favor de Navantia de cara a la exportación de su modelo.

En cuanto a las entregas, los retrasos acumulados han obligado a reprogramar el calendario con el consiguiente enfado por parte del Ministerio de Defensa y la Armada. Tras la botadura y pruebas de mar, el 30 de noviembre del año pasado se hizo entrega a la Armada del S-81 Isaac Peral, un hito que representa, por así decirlo, el inicio del período de garantía.

Para mediados de 2025 se pondrá a flote el S-82 Narciso Monturiol y se entregará para el segundo semestre de 2026. El S-83 Cosme García, ya con el AIP a bordo, se botará a mediados de 2027 y se entregará a finales de 2028. Por último, el S-84 Mateo García de los Reyes, se pondrá en el agua a principios de 2028 y se entregará a finales de 2029.

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Lo que supone una incómoda realidad es la situación precaria en la que se ha puesto al Arma Submarina de la Armada, obligada a retrasar la baja del último de sus sumergibles de la clase S-70. El S-71 Galerna que, no sin cierta sorna, ya es conocido como el setenta y único, tiene 43 años desde que fue botado y aviva la idea, cada vez más compartida, de que harán falta más de cuatro submarinos para mantener una disuasión creíble. Aunque ya hay debates sobre el número de unidades, de un mínimo de dos S-80 adicionales hasta cuatro ejemplares, al ritmo de las entregas y con un horizonte más allá de 2030 quizás debiéramos hablar de una serie mejorada. Incluso, por qué no, ir pensando en el S-90.