Conoce como son los nuevos Submarinos Convencionales con la Aplicación de nuevas tecnologías de propulsión. La propulsión independiente de aire (AIP: AIR INDEPENDENT PROPULSION), necesito un poco mas de 10 años para establecerse como un accesorio comprobado de los submarinos convencionales diesel-electricos. De todas maneras no es algo nuevo ya que las primeras pruebas se realizaron en 1912 y se lo utilizo en algunos submarinos durante la II guerra Mundial. Sin embargo, la confiabilidad demostrada no fue suficiente para justificar en gran escala la adopción de AIP por parte de las armadas. El factor que impuso la puesta de la AIP en el mar fue la creciente efectividad de la guerra antisubmarina.
Conoce como son los nuevos Submarinos Convencionales con la Aplicación de nuevas tecnologías de propulsión. La propulsión independiente de aire (AIP: AIR INDEPENDENT PROPULSION), necesito un poco mas de 10 años para establecerse como un accesorio comprobado de los submarinos convencionales diesel-electricos. De todas maneras no es algo nuevo ya que las primeras pruebas se realizaron en 1912 y se lo utilizo en algunos submarinos durante la II guerra Mundial. Sin embargo, la confiabilidad demostrada no fue suficiente para justificar en gran escala la adopción de AIP por parte de las armadas. El factor que impuso la puesta de la AIP en el mar fue la creciente efectividad de la guerra antisubmarina.
La guerra antisubmarina alcanza su mayoría de edad, con el advenimiento de la detección pasiva combinada de largo alcance por parte de los dispositivos en el lecho del mar, los aviones para patrullaje marítimo y los helicópteros embarcados. Durante la Guerra Fría se estimaba que un submarino diesel-electrico que operaba en un medio ambiente denso de guerra antisubmarina, no se atrevería a usar el snorkel para recargar batería durante mas de 20 minutos. Si extendían este plazo, cualquier MPA o helicóptero para la guerra antisubmarina al acecho podía atacarlos virtualmente sin alerta.
El gran cambio se produjo a fines de la década del 80 cuando Kockums, el constructor sueco de submarinos, convenció al Comando Sueco de Materiales de Defensa para que suministrara los fondos para la instalación de un prototipo en un submarino operacional. El sistema que se escogió fue el motor Stirling, un concepto muy antiguo que se remonta al siglo XIX, con el propósito de que actuara como sistema secundario de propulsión. El submarino seleccionado, el HSwMS NÄCKEN retuvo su planta diesel-electrica de 1,27 Mw para la propulsión principal. También contaba con dos motores Stirling V4275R que desarrollaban un total de 150 Kv. La sección de 6,2 m también contenía un tanque con Oxigeno Liquido (LOX) para apoyar la combustión, independientemente del oxigeno de la atmósfera.
El NÄCKEN fue un gran éxito y actualmente sigue en servicio. La elección de un submarino operativo resulto acertados ya que brindó datos comparativos, no solo sobre la performance, sino también sobre costos de confiabilidad durante su vida útil. Se especifico una instalación similar para los tres submarinos Clase GOTLAND, con el propósito de continuar con la Clase VASTERGOTLAND, convirtiéndolos así en los primeros submarinos modernos del mundo con AIP.
A partir de 1999, se comenzó con la modernización de su planta Stirling a los HSwMS SODERMANLAND y el HSwMS OSTERGOTLAND. De esta manera para el 2004 la Armada Sueca tendrá seis submarinos AIP en servicio
La Ex Armada de la República Federal Alemana adopta una línea totalmente diferente, el proveer los fondo para el desarrollo de una planta con pila electroquímica, lo que luego se convirtio en el programa de los submarinos TIPO 212. Se trata de convertidores electroquímicos que trabajan sobre el principio de la electrólisis con agua, es decir, generan energía eléctrica combinando oxigeno e hidrogeno. Para el desarrollo se escogió la membrana de electrolito se polímero (PEM: Polimer Electrolyte Membrane), con una temperatura operacional de aproximadamente 80°
Cuando se aplica a los submarinos, la tecnología de la pila electroquímica presenta varias ventajas
- Firma reducida
- Sin ruidos
- Transferencia mínima de calo residual al agua de mar
- Diseño modular
- Gran eficiencia, especialmente con carga parcial
- Subproductos seguros desde el punto de vista ambiental
- Poco mantenimiento
Los trabajos comenzaron alrededor de 1980 con la producción de una pila electroquímica de 34 Kw. Para lo cual Siemens contó con la colaboración de Ingenieurkontor Lubeck y de Howaldtswerke Deutsche Werft (HDW)
Una vez que se estableció la factibilidad, se especifico que el sistema se utilizara para los submarinos TIPO 212 de la Armada Alemana. La pruebas del prototipo en el mar se llevaron a cabo en el antiguo submarinos U-1 y todo el sistema de 300 kw saldrá al mar en 2003. De esta manera, el submarino podrá mantener una velocidad crucero de 8 Nds. y utilizara un motor eléctrico Permansyn de avanzada y baterías para la velocidad mas alta.
Los franceses decidieron seguir una ruta muy distinta y adoptaron el Sistema Module Energie Sous-Marin Atonome (MESMA: Modulo autónomo de energía submarina). El oxigeno liquido se almacena a baja presión (-185°C) y se lo incorpora a una caldera mediante una bomba criogénica, llevando la presión a 60 bar y convirtiéndolo en gas. El oxigeno gaseoso y el metanol se combinan y arden en una cámara de combustión produciendo una temperatura de 700°C a 60 bar. Estos gases calientes pasan a través de un generador de vapor y de un refrigerador antes de ser expulsados al exterior. La presión es lo suficientemente alta y no se requiere de un compresor. A la salida del generador de vapor, se expulsa parte de la combinación de gas y se usa para regular la temperatura de las paredes de la cámara de combustión. El circuito secundario del generador de vapor incluye un ciclo Rankine que trabaja con agua fresca. El vapor producido impulsa una turbina, antes de pasar a través de un condensador y regresar al generador de vapor.
La DCN Cherbourg, el astillero francés que construye submarinos hizo un gran avance en el programa MESMA de propulsión independiente de aire. El 18 de abril, los ingenieros de la Dirección de Construcciones Navales (DCN) instalaron el tanque con oxigeno liquido en una sección del casco del GHAZI, el primer submarino impulsado por MESMA y el tercero de la Clase KHALID de la Armada Paquistaní. El dispositivo AIP comprende dos módulos, uno para el tanque de LOX y otro para el generador de vapor. Air Liquide, miembro del equipo industrial de MESMA diseño y construyo el tanque. El dispositivo AIP integrado al submarino en Karachi en el 2000, se constituye en el primer submarino del mundo con AIP en el MESMA.
La Armada Alemana que escogió el PEM-FC, la empresa constructora de submarinos Thyssen Nordseewerke (TNSW), lanzó su propio sistema AIP, basado en el sistema diesel de ciclo cerrado (CCD: Closed Cycle Diesel). El objetivo era crear un AIP factible desde el punto de vista económico para el mercado de exportación, en particular como una opción de actualización. Entre 1986 y 1992 se construyeron dos unidades para pruebas. La tercera etapa fueron las pruebas en el mar, para las cuales se utilizo el mismo U-1 donde se había probado el PEM-FC. El U-1 que pertenece a TNSW, se utilizo como plataforma de pruebas para lo cual se lo actualizo con un tanque de LOX externo, un motor diesel MTU 8V 183 SE52. A principios de 1993 la instalación de un CCD de 250 Kw se puso a prueba en el U-1
Este es un sistema no solamente es aceptable económicamente sino también flexible, siendo compatible con cualquier motor diesel de submarinos y por lo tanto se podría instalar en cualquiera de ellos. También le permite al operador navegar en la superficie con la modalidad de ciclo abierto, cambiando a ciclo cerrado al sumergirse.
Al Instalarse en un submarino IKL Tipo 209, incrementa por lo menos cinco veces la autonomía en inmersión a velocidad de patrulla (entre 7 y 8 nds.) sin restricciones en cuanto a la profundidad de inmersión, sin necesidad de personal adicional y sin efectos sobre la firma acústica al navegar silenciosamente.
DESARROLLOS SOVIETICOS Y RUSOS.
La Armada Rusa y su predecesora soviética, trataron de concretar el objetivo de un sistema de AIP confiable durante un periodo mucho mas largo que el habitual.
Ya en 1912 Michman Nikolsky diseño un sistema que comprendía un motor de combustión interna y ciclo cerrado (la Armada Imperial Rusa fue la primera que introdujo el motor diesel en submarinos), e incluso lo hizo funcionar en un dispositivo de pruebas en el Astillero Baltic.
De todas maneras, a partir de la década del 30 comenzó una investigación y desarrollo mas sistemáticos, con lo que las agencias de inteligencia de Occidente denominaron PROYECTO 95, probablemente M-92. Utilizaba oxigeno liquido como oxidante almacenado y que se descargaba al mar. La instalación se conocia como Yed-VVD.
El 1 de julio de 1941 se boto otro submarino experimental, el M-401, clase Series XII M, Proyecto 95 y se sometió a una serie de pruebas con el motor Kreislauf CCD hasta el fin de la Gran Guerra Patriótica en 1945. Su Planta YeD-KhPI (también conocida como Redo) rectificó los inconvenientes del prototipo que no consumía todo el oxigeno y tenia una autonomía muy breve.
Como resultado de estas pruebas uno de los primeros submarinos del Proyecto 615 (QUEBEC según la OTAN) se equipó con una planta Kreislauf CCD, designado Proyecto A615 y se construyeron mas de 30. De todas maneras, una vez en servicio, el A615 sufrió una serie de incendios y explosiones y en setiembre de 1957 el M-256 se hundió cuando se intento apagar el incendio.
Aunque se hicieron modificaciones para mejorar la seguridad y la resistencia a los incendios, la falta de confiabilidad de la planta era tal que todos los submarinos del Proyecto A615 se retiraron del servicio a fines de la década del 60 y principios de los 70.
Otros diseños de AIP aun no identificados, utilizando probablemente el Kreislauf CCD, fueron los Proyectos 618 y 661. Según se informo el 618 era probablemente un submarino de tamaño mediano. A partir de 1947 la oficina de diseño TkKB-18 comenzó a trabajar en un submarino utilizando la turbina alemana WALTER, propulsado con perhydrol (peróxido de hidrogeno enriquecido), que entraba en combustión con combustible diesel. De hecho, la oficina recreó el submarino Tipo XXVI de la Kreigsmarine como Proyecto 616, capaz de desplazarse a una velocidad de 22,5 nds y equipado con 10 torpedos. El diseño se rechazo y TsKB-18 comenzó a trabajar en el Proyecto 617, reteniendo la planta WALTER desarrollada para el 616. Se creo una nueva oficina, la SKB-143 (actualmente la Agencia Malakhit) para desarrollar el nuevo diseño, identificado por la OTAN como Whale.
En 1952, Sudomekh completo un solo submarino del Proyecto 617, el S-99 aunque las pruebas se extendieron hasta 1958. Durante dicho periodo, salió al mar aproximadamente 100 veces y navego mas de 315 horas con la planta WALTER.
Sin embargo, en mayo de 1959, se produjo una explosión en una línea de combustible, mientras se ponía en funcionamiento la planta WALTER a una profundidad de 80 m. La explosión produjo un rumbo en el casco presurizado ya pesar de que el S-99 no se hundió nunca se reparo. El Proyecto 683 podría haber sido una versión de largo alcance del 617, pero todos los trabajos en los motores de ciclo cerrado para la AIP se interrumpieron en 1960
Aunque a la Armada Soviética no le quedaba otra opción mas que seguirle los pasos a la Norteamericana en el desarrollo de la energía nuclear, la RIP continuo en su agenda y la Agencia Rubin (ex TsKB.18), decidió seguir los mismos pasos que la Armada Alemana desarrollando la tecnológica de la pila electroquímica. Actualmente, esta se encuentra disponible para la variante de exportación AMUR del Proyecto Lada 677 y para el Proyecto 636 Kilo perfeccionado. India es un cliente posible ya que indudablemente desea equipararse con Paquistán, que adquirió submarinos AIP.
Los informes sugieren que algunos funcionarios de la Agencia Rubin tienen dudas sobre las pilas electroquímicas de AIP y piensa que el sistema necesita que la Armada Rusa lo pruebe durante varios años antes de que se lo pueda exportar.
El problema principal radica en la ineficacia del almacenamiento del hidruro metálico y el inconveniente de flotación que crea para los submarinos grandes (con desplazamiento de mas de 2000 t) después de 14 días de inmersión. Teniendo en cuenta que el almacenamiento criogénico no se considera una opción factible, la única alternativa creíble es transportar hidrogeno bajo la forma de hidrocarburo, tal como metanol, y luego convirtió catalíticamente el hidrocarburo a hidrogeno y CO2
De todas maneras, los especialistas de Rubin descartaron esta idea e insistieron que la tecnología de la pila electroquímica de AIP, supero con éxito pruebas rigurosas durante varios años, e informaron que encuentra totalmente desarrollada y disponible para su exportación.
La Agencia Rubin también señaló que el almacenamiento tipo criogénico es, de hecho, la tecnología de elección; las opciones secundarias son el deposito del metanol (no tan favorito debido a los altos niveles de toxicidad) o a través de hidruros metálicos u otros componentes intermetálicos con sus desventajas en cuanto a volumen ( sin disponibilidad en submarinos)
CONCLUSIONES
En ciertos círculos se puso de moda desdeñar la AIP, en particular en el grupo de submarinistas nucleares de la Armada Norteamericana, que no deseaba ver la proliferación de los submarinos de AIP. Esto surgía del temo r de que el Congreso cortara los fondos para la fuerza de SSN si surgía una alternativa económica. De todas maneras, la AIP no desaparecerá. A los seis submarinos suecos con motores STIRLING se agregaran otros seis con pilas electroquimicas PEM (cuatro tipo 212 alemanes y dos italianos) y no olvidando los posibles tres submarinos MESMA paquistaníes.
Una vez que la AIP tenga mayor aceptación, podríamos anticipar que dentro de pocos años ya no se construirán submarinos sin este tipo de propulsión. Este es un sueño muy esperado por las empresas que ofrecen soluciones de AIP pero hay que ser muy precavido. No es un sistema económico y para los operadores de submarinos que solo necesitan una fuerza creíble de persuasión, podría parecer un lujo.-
AUTOR: Antony Preston - ARMADA INTENATIONAL MAYO 2000
- Titulo original "Submarinos de Propulsión no Nuclear"
FUENTE: Revista de Publicaciones Navales - ARMADA ARGENTINA -
COMMENTARIOS