¿Alargar la Serie S-80+ o comenzar una nueva y mejor?
El Isaac Peral antes de su botadura. EFE/Marcial Guillén
Según pudo conocerse este viernes, la Armada habría iniciado los trabajos preliminares para el diseño y eventual construcción de los 2 nuevos submarinos de la clase Peral, los tan comentados y anhelados S-85 y S-86, apellidados, según hemos podido saber Block II. Estas unidades constituirían la segunda serie del Programa, liderado por Navantia, lo que vendría a reforzar sustancialmente tanto la capacidad submarina nacional, en trance de recuperación tras haber tocado el abismo de la desaparición temporal, como la continuidad industrial en el ámbito de la construcción naval militar; una capacidad que, estamos de acuerdo, no sólo no debe perderse por inactividad cuando finalice la construcción de los 2 submarinos en grada, sino que debe espolearse para afrontar sucesivas generaciones de sumergibles, llámense S-90, S-100…
Lo que sabemos
El anuncio fue realizado por el vicealmirante Alejandro Cuerda Lorenzo, al mando del Arsenal de Cartagena, durante la apertura de la jornada sobre los Elementos Esenciales del Buque Autónomo (EEBA), y la información ha sido difundida por los medios El Debate y La Verdad. El evento, celebrado en la Escuela de Infantería de Marina “General Albacete y Fuster” y organizado en colaboración con la Fundación Funditec, sirvió de cierre a la primera fase del proyecto EEBA y dio paso al análisis de propuestas industriales para su siguiente etapa.
En su intervención, Cuerda Lorenzo señaló que uno de los objetivos prioritarios en esta posible ampliación del programa es avanzar en la nacionalización de sistemas clave. Entre ellos mencionó explícitamente la pila de combustible, los periscopios y el sistema de combate. «Hay que quitar banderitas de otros países (…) y ponerle la nuestra», afirmó, en referencia a la necesidad de reducir la dependencia tecnológica exterior y reforzar la soberanía industrial.
En la actualidad, el programa S-80 se limita 4 unidades: el S-81 Isaac Peral, ya en servicio activo y desplegado en operaciones internacionales como Sea Guardian de la OTAN; el S-82 Narciso Monturiol, ya en pruebas de mar; y los futuros S-83 Cosme García y S-84 Mateo García de los Reyes, aún en distintos estadíos de ensamblaje e integración de sistemas, y que deberán salir a la mar con el Sistema de Propulsión Independiente del Aire (AIP) ya montado. Los retrasos acumulados por el Programa en general, y por los 2 sumergibles aún bajo las naves del astillero cartagenero, en particular, son públicos y notorios, además de lacerantes. A más de ello, se desconoce el grado de avance en el Cosme García y el Mateo García, pero todo indica que la solución del AIP y su integración en ellos no está resultando sencilla.
Con el S-85 y el S-86 se aspiraría a prolongar la vida del Programa más allá de las 4 unidades iniciales, redimensionando la capacidad submarina de la Armada a unos números que, aunque todavía contenidos, supondrían un incremento considerable y muy beneficioso para las capacidades de la Institución bajo el mar. Por supuesto, el efecto fabril sería igualmente importante, ampliando el efecto tractor sobre la industria nacional.
La intención de sumar una segunda serie o ampliar la actual, no es nueva. Tal como recordó El Debate, en junio de este mismo año el contralmirante Nicolás Lapique, director de Ingeniería y Construcción Naval, ya había adelantado esta posibilidad durante la feria Exponaval celebrada en Chile. En aquel contexto, Lapique también subrayó la importancia de preservar el conocimiento acumulado y los recursos técnicos desarrollados en el marco del programa S-80, cuya ejecución ha implicado una inversión sostenida en infraestructura, formación de personal y desarrollo tecnológico a lo largo de más de 2 décadas.
La jornada en Cartagena también incluyó la participación de representantes del sector industrial de defensa y tecnologías duales, organizados en 2 mesas redondas que abordaron cuestiones como la inteligencia artificial embarcada, la ciberseguridad, la gestión de datos operacionales y la nube de combate. El encuentro fue clausurado por el almirante Ignacio Céspedes, jefe de Apoyo Logístico, quien insistió en la voluntad de la Armada de establecer una cooperación efectiva con la industria para alcanzar soluciones tangibles a corto plazo. Se confirmó además el respaldo del Centro para el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (CDTI), que ofrecerá apoyo financiero a propuestas innovadoras surgidas de pymes y startups nacionales.
Dotación del Narciso Monturiol, S-82
Los S-85 y S-86 Block II. ¿Cambios estéticos o mejoras reales?
De concretarse, la construcción del S-85 y el S-86 supondría, en primer y más importante lugar, un refuerzo sustancial de la capacidad submarina de la Armada; y en segundo, consolidaría la facultad de España para diseñar y construir submarinos convencionales de última generación, dotados de sistemas de propulsión independiente del aire (AIP) íntegramente desarrollados a nivel nacional. Sobre el papel, positivo. Pero cabe preguntarse, a la vista del desarrollo de este problemático Programa S-80 (recordemos que echó a andar en 2004 y que ha pasado por todas las tormentas imaginables), si no sería más razonable abandonar la extensión de la serie S-80 y abordar una nueva, la S-90, que no aporte sólo un mero matiz estético, y que incorpore los últimos avances en el segmento, como, por ejemplo, las baterías de iones de litio (LIB) de la clase Taigei nipona, solución ésta que elimina la necesidad del AIP y, con ello, al menos en nuestro caso, el desafío industrial más exigente en estos mas de 20 años de vida del Proyecto.
Botadura del SS-518 Sougei
Por tanto, si el impulso a esta segunda serie, más allá de su valor operativo, responde a una lógica de sostenimiento del tejido industrial asociado a Navantia Cartagena, evitando así la pérdida de capacidades críticas una vez finalice la entrega del S-84, se puede hacer una lectura favorable de ello, es cierto; pero no es plausible pivotar todas las decisiones en la materia en torno al mantenimiento de capacidades industriales a toda costa, obviando la necesidad vital de ofrecer el mejor material a nuestra Armada y, por supuesto, progresar tecnológicamente.
Las prisas por asegurar la carga de trabajo de los astilleros alargando la serie actual podrían obligarnos a renunciar a nuevos planteamientos tecnológicos y de diseño que, a más de alejarnos de un Programa que ha presentado problemas industriales mayúsculos, nos introducirían en la promoción de nuevas tecnologías que supongan una verdadera evolución y no un mero alargamiento de la serie en curso. Estamos a tiempo, antes de que el S-83 y el S-84 toquen el agua, de dar un verdadero salto tecnológico y profundizar en algo más. Para ello, resulta clave asegurar esa tan necesaria planificación continuada que evite los ciclos de interrupción productiva que han lastrado otros programas en el pasado, pero, esta vez, mirando un poco más allá.
Jorge Estévez-Bujez
defensayseguridad.es
15 respuestas
Menos de 10 submarinos es pan para hoy y hambre para mañana. En las islas Canarias debería existir una base de submarinos con 3 o 4 unidades permanentes, al igual que en en el Ferrol.
Saludos.
Me parece bastante racional (aunque lamentablemente ilusorio) y deseable lo que propones.
Reemplazar la PIA por baterías sería dejar de lado los submarinos oceánicos y centrarnos en submarinos litorales.
¿Por qué hacen eso los japoneses?
Por dos motivos:
-Sus fuerzas de Autodefensa no tienen la pretensión de ir muy lejos, como hacían en la IIGM. Les basta con situarse en torno a la cercana China.
-Vienen del peor sistema PIA actual, el de Saab basado en un motor de combustión (sí, Sterling, de combustión exterior, pero térmico al fin y al cabo y por lo tanto altamente ineficiente). Sustituir ese sistema PIA concreto por baterías de litio es factible. No así con sistemas PIA modernos.
¿Alguien no lo ve? En un coche, para tener una autonomía de más de 1000 km basta con un depósito de 60 l, que pesa más o menos 60 kg. Si pretendo tener la mismo con un vehículo eléctrico, necesito 1000 kg de baterías. Y eso que en este ejemplo seguimos con un motor de combustión, térmico y muy ineficiente. Cuando con 60 kg de baterías consigamos hacer 1000 km, hablamos.
Habrá gente que todavía no lo vea. No sé preocupen, que las cifras vienen más abajo. Antes de eso, quiero explicar el rol que tienen las baterías y el que tiene un sistema de PIA:
La PIA ofrece mucha energía (duración), pero con relativamente escasa entrega de potencia (cantidad de energía entregada en un momento dado). Si el submarino necesita esprintar, la PIA no ofrece esa capacidad.
Al revés, si el submarino necesita permanecer semana sumergido, las baterías (de iones o de litio) no ofrecen esa capacidad. Véase el ejemplo del coche.
La mejor solución es por lo tanto aquella que combina PIA y baterías de litio. La PIA ofrece la resistencia y se encarga de cargar lentamente las baterías. Las baterías ofrecen picos de potencia elevados, aunque de poca duración, debido a su limitada capacidad.
¿Qué hacen los alemanes en sus próximos U212CD? PIA y litio. ¿Y los coreanos? ¡Ídem!
El ejemplo japonés es un muy mal ejemplo de la regla, porque realmente es la excepción.
Lo que debemos hacer nosotros, si queremos que esos submarinos adicionales también sean oceánicos, es mantener (y mejorar) la solución de PIA BEST y añadir baterías de litio.
Dejo las cifras comparativas para otro comentario.
Veamos qué sistemas de PIA existen:
-The BEST
El nuestro. Sinceramente, es el mejor. Almacena el hidrógeno en forma de etanol, que es un líquido menos peligroso que el hidrógeno en forma de gas y que, al mismo tiempo, ofrece una alta proporción de átomos de hidrógeno por mol. La fórmula del etanol es C2H6O. Seis átomos de hidrógeno, con únicamente dos átomos de carbono (que también sirve para generar energía) y sólo un molesto átomo de oxígeno. Es lo más parecido al hidrógeno puro, pero en una forma fácilmente manejable.
El reformador se encarga de extraer el hidrógeno y de hacer algo útil con el carbono para generar energía (térmica) suplementaria qué ayuda al proceso.
Luego, una batería de combustible hace reaccionar el hidrógeno con el oxígeno (que ha de llevarse de manera líquida en un tanque, y ha de hacerse esto de todas las maneras, pues los marineros tienen el mal hábito de respirar) para generar electricidad y producir agua.
-Hidruro metálico (sistema alemán y, bajo licencia, coreano)
Otra opción para almacenar hidrógeno es «embutirlo» en un metal, que lo retiene. Esto se hace a presión. Para sacar el hidrógeno, eventualmente es necesario calentar el hidruro.
El sistema es menos peligroso que el hidrogeno gaseoso, pero mucho más que el etanol. Por ese motivo ha de llevarse fuera del casco resistente.
Pero, sobre todo, pesa mucho. Y eso es un gran inconveniente para un submarino, pues el exceso de peso ha de compensarse con un aumento del volumen. Qué se lo pregunten a Navantia…
Dicho esto, el volumen extra para garantizar la flotabilidad no viene mal en un submarino. Permite, por ejemplo, hacer unos dormitorios más amplios, una cantina más grande, etc. Espacios que son prácticamente aire: aportan habitabilidad y compensan al mismo tiempo el exceso de peso de ese sistema de almacenamiento.
Sin embargo, es peor el volumen que ese sistema de almacenamiento requiere. Eso es espacio perdido. Es decir, debemos considerar en nuestro análisis tanto la densidad energética gravimétrica, como la volumétrica. Y en ambos, el sistema alemán no sale muy bien parado (aunque lo hace mejor que la «solución» en base a baterías de iones de litio).
Claro que con ese sistema de almacenamiento no se puede extraer todo el hidrógeno inyectado, lo cual hay que considerarlo para obtener el valor neto. Se podría extraer todo, calentando las celdas, pero sería contraproductivo invertir esa energía.
El sistema, además, requiere de una recarga especial que no se puede hacer en cualquier puerto o lugar del mundo. No así el BEST, pues el etanol está ampliamente disponible (y en nuestro caso ni tan siquiera necesita ser muy puro, de ahí que se hable de bioetanol, indicando que el sistema se conforma con una pureza inferior).
Después, los alemanes y coreanos hacen reaccionar el hidrógeno en una batería de combustible con el oxígeno, como nosotros, para generar electricidad.
Por lo tanto, también ellos llevan oxígeno líquido. Y es que, aparte del sistema PIA, los marineros respiran, por lo que también los japoneses con sus baterías de litio deben llevar oxígeno líquido.
El oxígeno líquido hoy en día está ampliamente disponible, en muchos puertos del mundo. Eso no es un problema. Pero el sistema alemán sí que es especial y no pueden ir con su submarino a cualquier parte del mundo, como nosotros. Pero claro, los submarinos suyos son también más pequeños y están pensados para el mar Báltico y el del norte.
-Baterias de iones de litio
Ya hemos comentado que son complementarias, no sustitutivas. Ofrecen picos de potencia altos, pero poca resistencia. Y también necesitan el oxígeno líquido (hasta que los marineros aprendan a aguantar la respiración).
El inconveniente que tienen las baterías es su poca densidad energética, en comparación con los sistemas PIA que almacenan el hidrógeno como etanol o en forma de hidruro metálico.
-MESMA (antiguo sistema francés)
Es una porquería, igual que el Stirling sueco. En el caso del MESMA, los franceses queman etanol para producir calor y con ese calor vapor de agua que mueve una turbina. La ventaja para ellos es que la turbina era básicamente la misma que el de sus submarinos nucleares, por lo que los cambios de diseño eran mínimos.
Sí, también usa etanol, como nosotros, pero de manera muy diferente y muchísimo menos eficiente. Ellos lo quemaban para producir calor. Las reacciones térmicas son muy ineficientes. Nosotros lo reformamos para extraer el hidrógeno y hacer reaccionar este lentamente, generando el menor calor posible, con el oxígeno para crear electricidad.
-FC2G (nuevo sistema francés)
La combustión, como hemos dicho, es muy ineficiente. Por eso los franceses han abandonado el MESMA y apuestan por este otro sistema, de segunda generación Fuel Cell 2nd Generation). No han vendido todavía ningún submarino con este sistema.
El sistema se basa en la reforma del diésel para extraer el hidrógeno. Una vez obtenido, se hace reaccionar en una batería de combustible con el oxígeno (que se lleva de manera líquida, como en todos los casos), al igual que nuestro sistema ya bel alemán.
La ventaja de este nuevo sistema francés es que no hay que llevar diésel por un lado (para cuando el submarino hace esnórquel) y etanol por otro lado. El mismo depósito sirve para ambos modos de funcionamiento.
El inconveniente, no obstante, es su peor densidad energética. No en vano, la fórmula «promedia» del diésel es C12H26. Vemos qué tenemos más o menos dos átomos de hidrógeno por un átomo de carbono. Recordemos que el etanol de nuestro sistema tiene tres hidrógenos por cada átomo de carbono.
-Sistema Stirling (sueco)
Saab fue pionera, pero el sistema (que siguen usando) está desfasado y es poco eficaz. Quema diésel en un motor Stirling, que es de combustión externa. El oxígeno necesario, como siempre, se lleva de forma líquida. La combustión no es explosiva, por lo que no genera tanto ruido, pero es térmica y, por ello, altamente ineficiente. Es el peor de todos los sistemas, incluso peor que basarse en baterías de iones de litio.
Casi todo bien, menos que el diésel es mas denso enérgicamente que el etanol, solo no se usa por que su reformado es mas complejo, para el reformado se introduce agua (H2O) que reacciona con el carbono produciendo 4 H por carbono y CO2 por lo que a mas carbono mejor.
Ya que el desarrollo de un nuevo submarino es lento, podría aprovecharse las mejoras tecnológicas aplicadas a los S-85 y S-86 como un puente a la futura clase S-90.
Yo soy partidario de una continuidad de la serie S80 con mejoras en dos unidades adicionales. Pero siguiendo lo publicado en el número 40 de «cuadernos de pensamiento naval» en la que se trata tanto en buques de superficie como submarinos, el ir hacia buques nodriza de drones. En el se aborda la S90 como un submarino nodriza de drones submarinos de diferentes portes, uno mayor S20 y otro menor S10.
Para los que nos paseamos de vez en cuando por estos foros, y leemos artículos que destilan a veces un cierto aroma beligerante, las palabras escritas aquí o en otros espacios del señor Demóstenes, son caricias al oído del lector ávido de datos y sabiduría en este difícil campo.
Gracias por el tiempo dedicado señor Víctor Demóstenes. Reciba un cordial y afectuoso saludo.
¡Gracias, Patroklo!
Veamos la densidad energética útil de los diferentes sistemas PIA, ordenados de mayor a menor:
-Reformador etanol, BEST español: 4.3 MJ/kg de producción eléctrica (tras aplicar un 50% de eficiencia del conjunto de reformador y pila de combustible).
-Reformador diésel, FC2G francés: 3.6 MJ/kg
-Combustión etanol, MESMA francés: 2.2 MJ/kg (tras aplicar un 25% de eficiencia de la turbina de vapor)
-Hidruro metálico, alemán y coreano: 1.2 MJ/kg (tras aplicar un 60% de eficiencia de la pila de combustible)
-Stirling, Saab: 1.9 MJ/kg (tras aplicar un 18% de eficiencia para el motor térmico)
-Baterías de litio NMC, Japón: 0.7 MJ/kg (tras aplicar un 95% de eficiencia)
El cáculo incluye en todos los casos (en los que es preciso) el peso del oxígeno líquido requerido.
Se observa que el sistema español es el que mayor densidad energética gravimétrica ofrece. En contraste, las baterías de litio ofrecen el peor valor.
Dicho esto, el reformador pesa y requiere espacio, y también la pila de combustible donde se produce la reacción del hidrógeno y del oxígeno, que produce electricidad. Esos elementos no son necesario con las baterías de litio. A cambio, las baterías de litio requieren de sistemas de refrigeración y control, que, aunque menos, también pesan y ocupan espacio.
Y ahora la densidad volumétrica, ordenados también de mayor a menor:
-Hidruro metálico: 4.7 GJ/m3
-BEST: 4.3 GJ/m3
-FC2G: 3.8 GJ/m3
-MESMA: 2.2 GJ/m3
-Stirling: 2.0 GJ/m3
-Baterías de litio NMC: 1.3 GJ/m3
De nuevo, las baterías de litio ofrecen la peor densidad, en este caso, volumétrica. A diferencia de la densidad energética gravimétrica, aquí el sistema alemán y coreano es ligeramente superior al español.
En conclusión:
-El litio claramente no sustituye a un sistema PIA. Es el que -con diferencia- peores densidades volumétricas y gravimétricas ofrece. Su ventaja es la simplicidad. Su inconveniente la poca energía que contiene.
-El mejor sistema es el que combine litio y PIA, como los submarinos alemanes y coreanos, el diseño (que no submarino real) francés, y el próximo bloque de submarinos españoles.
Con esto en mente, las mejoras para los nuevos submarinos españoles deben ir por la vía de:
-Incorprorar baterías de litio, en sustitución de las de plomo. Esto se puede hacer en la primera gran carena del S81, en el que se le instalará el BEST. En esa carena deberán sustituirse las baterías de plomo en cualquier caso, por desgaste programado, y parece lógico tener el sistema preparado para reemplazarlas con litio.
-Aumentar la potencia del reformador BEST, de manera que cargue a un mayor ritmo las baterías de litio. Como hemos visto, las densidades energéticas del BEST son muy superiores a las de las baterías de litio. Cuanto mayor sea la potencia que entregue el BEST, menos capacidad de baterías de litio se necesitarán. Eso es espacio y peso que se ahorra.
-Si es posible, optimizar el almacenamiento de las armas largas (torpedos y misiles), quizás mediante un sistema revólver, de manera que se puedan llevar algunos misiles o torpedos adicionales. (Las celdas de lanzamiento vertical no son posibles si no se tiene al mismo tiempo controlado el misil, pues deben formar un binomio. No existe una estandarización de tipo Mk41 como en los buques de superficie, con una celda estándar que admite múltiples tipos de misiles. De ahí que sólo los coreanos, que tienen celdas y misiles propios, tengan sistemas verticales).
-Eventualmente, si el espacio lo permite, incorporar tubos de torpedos de menor diámetro, a mayores de los 6 de diámetro normal. Esto permitiría llevar más armas, pues no todas requieren el espacio de un torpedo. Dicho esto, el S80 tiene una forma esbelta, a diferencia del KSS-III coreano. La forma esbelta favorece la autonomía, ya que la resistencia al agua es inferior, pero impone limitaciones en cuanto al número de tubos de torpedo que se pueden integrar. El KSS-III lleva 8 tubos, lo cual implica poder llevar más armas (a mayores de los misiles en las celdas verticales), y el S80, 6, pero con un mayor aprovechamiento del espacio.
-Ver cómo se puede mejorar el sigilo ante el sonar activo. Por ejemplo, con un mayor recubrimiento anecoico, si bien este tiene el inconveniente de que funciona bien para unas frecuencias, pero para otras, no tanto.
-Estudiar la incorporación del misil antiaéreo IDAS alemán, como último recurso ante la posible detección de un helicóptero ASW. Sin embargo, llevar este misil significa también llevar un misil antibuque o un torpedo menos. Y el uso es siempre sólo el del últimísimo recurso.
-Mejorar los sensores: probablemente para no aumentar más los ya abultados sobrecostes, el necesario alargamiento del S80 a la versión S80+ no conllevó un alargamiento del sonar lateral.
La Armada parece que va en esa línea. Hay que aprovechar lo bueno que se ha hecho e ir nacionalizando sistemas. El diseño de tubos lanzatorpedos sería viable, también trabajaría en fabricar torpedos nacionales, SAES podría jugar un papel importante en ese campo. Para otros sistemas, Navantia tendría que intentar colaborar con empresas nacionales, un sistema de carga automática de torpedos sería una mejora importante, ahí quizás SENER podría contribuir. En la parte del periscopio podría entrar INDRA. Para toda la parte de sonar SAES tendría dar un paso adelante y proponer diseños propios. En cuanto a las baterías de Litio, es casi trivial sustituirlas por las de Plomo, así que no habría problema en introducirlas, y como bien dices, deben de ser complementarias del AIP.
No entiendo por qué hoy en día sigue habiendo periscopios con los medios que hay hoy en día.
Una estructura que suba hasta la superficie, conectada por cable y que la puedas recoger ¿?
Es una muy buena pregunta.
En realidad, hoy en día, aunque se siga llamando así, ya no son periscopios realmente. Estos eran un tubo que incorporaban una serie de espejos para traer la imagen hasta los ojos del operador.
Hoy en día son sistemas optrónicos con diferentes sensores, que transmiten la información de manera eléctrica.
Aun así, se podría contemplar un sistema diferente. En vez de un tubo telescópico pero rígido, de una longitud máxima limitada, una boya cautiva que flote hasta la superficie y que pueda ser recuperada, conectada por fibra óptica, quizás, y con su propia batería para evitar el cable eléctrico. O con un cable eléctrico, que además proporcione mayor robustez al anclaje de la boya. Algo así. Eso permitiría al submarino otear la superficie desde una mayor profundidad, potencialmente más segura.
El inconveniente de este sistema alternativo podría ser que la sonoboyas no se posicione perpendicularmente con respecto al submarino, sobre todo si el submarino se mueve. Eso podría falsear la posición aparente del objeto observado con respecto al submarino.
Hm. Yo creo que hay espacio para la innovación.
Muchísimas gracias por estás respuestas.
Buenas, ¿cual sería él funcionamiento del pia de los S80?
Como yo lo entiendo es como SAI online, el PIA funciona siempre y va recargando las baterías. Lo que no sé si es correcto
Los submarinosaurios, los tanquesaurios y los cazasaurios son cosa del pasado.
Los drones de sangre caliente les desplazaron en la linea evolutiva.
No hay nada más estúpido y no hay forma más ridícula de tirar el dinero a la basura que diseñar aparatos que necesitan mantener a humanos dentro del agua y a grandes presiones cuando un dron puede realizar las mismas tareas de vigilancia y ataque a mucho menor precio y con mucha más eficacia.
Menuda panda de corruptos andan deambulando por las altas esferas militares. ¡Que jubilen al almirante y pongan a su hijo o sobrino al mando, el que creció con Android y TikTok! Seguro que entiende más de tecnología y de cómo funciona el mundo en el año 2025.