Submarino nuclear versus submarino convencional: la eterna cuestión

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Submarino Mistral (S-73) en dique seco, diseño típico de submarino convencional oceánico de la década de los 70 (Wikipedia)

Por Gorka L. Martínez Mezo. Secretario General/Tesorero de Foro Naval

De forma periódica aparecen en los medios, profesionales y aficionados, la eterna discusión submarino nuclear/submarino convencional con alguna legendaria actuación de algún SSK contra SSN norteamericanos o destacando las grandes ventajas de los modernos sistemas de propulsión independiente del aire.

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USS Virginia (SSN-774), cabeza de su clase (USN)

Desde los primitivos submarinos de la Segunda Guerra Mundial, los submarinos convencionales o diésel-eléctricos han sufrido una evolución constante que hace que un submarino diésel eléctrico moderno sea una nave muy silenciosa y con sensores y armas de calidad que lo hacen muy peligroso. Hemos pasado de lo que no dejaba de ser una lancha torpedera sumergible que operaba fundamentalmente en superficie y sólo se sumergía para atacar o escapar cuando era atacado, siendo su autonomía en inmersión así como su velocidad, muy limitada a buques con una movilidad muy superior y capacidad de permanecer en inmersión durante largos periodos de tiempo con sistemas AIP.

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Submarinos Tipo 212 en el astillero HDW de Kiel, ejemplo de submarino moderno con AIP (Wikipedia)

Los avances Aliados en guerra anti submarina llevaron a Alemania a desarrollar naves que fueran efectivamente submarinos, bien aumentando la capacidad de baterías y adoptando formas hidrodinámicas, bien desarrollando sistemas que permitieran al submarino mantenerse en inmersión largos periodos de tiempo (turbina Walter)

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Submarino alemán Tipo XXI, primer submarino convencional moderno (Pinterest)

La aparición de los submarinos que llamaremos “tipo Tipo XXI” supuso una revolución en la guerra submarina, dado que su elevada velocidad y autonomía (para la época) les permitía maniobrar con una libertad enorme y les ponía fuera del alcance de los medios anti submarinos más limitados , tales como las lentas corbetas tipo Flower o los arrastreros anti submarinos, con una velocidad en superficie de 15 a 17 nudos, que podían ser dejados atrás con un poco de mar de frente por un submarino con una velocidad punta similar en inmersión como los Tipo XXI o XXIII.

El desarrollo de sistemas independientes del aire no fue igual de exitoso, fracasando los intentos por domesticar la tecnología Walter o desarrollar tecnologías alternativas como el motor diésel de ciclo cerrado (usado en los pequeños submarinos costeros soviéticos de la clase Quebec/Proyecto 615).

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Submarino alemán Tipo XVIIB U-1406, propulsado por una turbina Walter. Más tarde fue puesto en servicio por la Royal Navy, muy interesada en la tecnología Walter (Wikipedia)

El sistema AIP definitivo fue puesto en servicio en la década de los años 50, con la entrada en servicio de los primeros submarinos de propulsión nuclear, navegando por vez primera por medio del vapor generado por su reactor nuclear el USS Nautilus (SSN-571) el 17 de enero de 1955. El desarrollo de las plantas de propulsión nuclear lanzó una carrera para construir submarinos con este tipo de propulsión en las grandes potencias marítimas, entrando en servicio el primer submarino nuclear soviético (K-3  Leninskiy Komsomol) en 1959 (aunque ya navegaba desde junio de 1958) y el primero británico (HMS Dreadnought, S-101) en 1963. Más tarde se sumaron Francia y China de una forma más discreta, aunque manteniendo submarinos convencionales.

El rápido desarrollo de nuevas tecnologías (hidrodinámica, diseño de propulsores, sonar, armamento….) para mejorar a los buques nucleares fue adaptado igualmente en los submarinos convencionales, que fueron evolucionando desde el “estilo Tipo XXI” de los submarinos desarrollados en la década de los 50 (Tang, Foxtrot, Daphne….) al diseño moderno en forma de gota de agua/ballena. Ya entonces se planteó cual seria el papel de los submarinos convencionales en la era nuclear, decidiendo pronto la USN dejar de construir submarinos convencionales en la década de los 60. Ese paso no fue seguido entonces por ninguna otra potencia, que siguieron desarrollando submarinos convencionales por razones operativas y, sobre todo, económicas.

Los avances tecnológicos permitieron el desarrollo de tecnologías alternativas para permitir aumentar la autonomía en inmersión de los submarinos convencionales. Uno de los primero en ser empleado de manera operacional fue el motor Stirling. Este tipo de planta propulsora fue descrita por primera vez a principios del siglo XIX y el concepto fue desarrollado en Suecia (que también trabajó en las turbinas de peróxido para sus torpedos como el Tp61) para permitir a sus submarinos operar en inmersión durante largos periodos de tiempo, usando oxígeno líquido comprimido para operar la planta Stirling.

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Submarino sueco tipo A14 Näcken, equipado con un motor Stirling en la década de los 80

La tecnología Stirling fue adoptada también por la armada japonesa para equipar a sus grandes submarinos oceánicos y ha tenido un modesto éxito exportador.

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Submarino japonés Hakuryu (SS-503) de la clase Soryu, equipado con dos mores Stirling (USN)

Alemania por su parte trabajó en el desarrollo de una tecnología alternativa, las células de combustible, logrando un gran éxito con sus submarinos Tipo 212, 214 y derivados.

Se ensayaron igualmente otras tecnologías como el diésel de ciclo cerrado (Holanda) o la turbina MESMA (Francia) aunque con un éxito muy inferior.

El desarrollo de estas tecnologías llamó por un lado la atención y al mismo tiempo alarmó a la US Navy, dado el potencial de estas tecnologías para compensar de alguna manera la superioridad de su flota de submarinos puramente nucleares. Desde los años 90 la USN ha alquilado o participado en ejercicios con navíos AIP de países aliados para conocer los puntos fuertes y las debilidades de estas nuevas tecnologías, manteniendo su fe en una flota puramente nuclear. Es de destacar que el Reino Unido y Francia (que sigue desarrollando submarinos convencionales para exportación) también han optado por mantener flotas submarinas puramente nucleares, aunque jugando ahí un papel sin duda las razones económicas.

Como comentamos al principio, desde la entrada en servicio de estos avanzados submarinos hemos tenido un goteo constante de noticias en las cuales en algún ejercicio un submarino norteamericano era “derrotado” por algún submarino convencional moderno, ya fuera un Stirling sueco o un Kilo indio, o como estos submarinos han sido capaces de atravesar las barreras de escolta anti submarinos y “hundir” algún portaaviones o buque de similar importancia. Esto, evidente, no es nuevo y desde siempre algún navío capital aliado ha sido victima de ataques submarinos desde los albores de la OTAN con los primeros grandes ejercicios internacionales en la década de los 50 aunque ahora, evidentemente, un submarino AIP capaz de permanecer sumergido 15 días seguidos es mucho más peligroso que uno que tiene que salir a dar esnorkel cada dos días.

Y es que desde el principio de la era nuclear el submarino convencional tuvo una gran ventaja sobre sus “hermanos mayores”: su escasa firma sonora. Un submarino diésel eléctrico es muy silencioso cuando en cuando navega a baja velocidad usando sus baterías. Muchísimo más que un submarino nuclear de primera y segunda generación.

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Submarino nuclear de ataque soviético de primera generación clase November/Proyecto 627A, famoso por su elevada firma sonora . Nótese el bulbo de su sistema sonar MG-200 (crédito en la imagen)

Tanto es así que los primeros sistemas basados en análisis espectral de baja frecuencia y banda estrecha (LOFAR) como el Jezebel aerotransportado o el analizador embarcado BQQ-3 que aumentaron de una forma fantástica el alcance de los sistemas de detección submarina eran prácticamente inútiles contra un submarino convencional navegando en batería….. pero muy efectivo contra submarinos dando esnorkel con ruidosos motores diésel que ademas en esa época no estaban ni siquiera aislados acústicamente y este era su objetivo cuando se inició el desarrollo de esta tecnología.

Los submarinos de propulsión nuclear de primera y segunda generación necesitaban emplear ruidosas bombas para refrigerar sus reactores además de mecanismos reductores para poder trasmitir la fuerza generada por sus turbinas de vapor, estando en muchos casos su maquinaria montada de forma rígida de forma que todos los ruidos y vibraciones eran trasladados directamente al agua, generando unas firmas sonoras muy elevadas. Los EEUU rápidamente se dieron cuenta de este problema, desarrollando de forma precoz submarinos en los que se aplicaron técnicas de reducción de la firma sonora como los Permit, a costa de un aumento importante del desplazamiento….. y el coste unitario. Los soviéticos, por detrás en el desarrollo de equipos de sonar pasivos de largo alcance y que además se centraron en la zona media del espectro sonoro, tardaron más en darse cuenta de este problema y sus submarinos de primera (Hotel-Echo-November o HEN) y segunda (Victor I, Charlie) generación eran notablemente más ruidosos que sus equivalentes norteamericanos o británicos aunque sus viejos Whiskey seguían siendo muy difíciles de detectar pasivamente.

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Submarino nuclear de ataque USS Tresher en construcción. Los Tresher/Permit fueron los primeros submarinos nucleares norteamericanos desarrollados con tecnologías para reducir su firma sonora y una suite sonar optimizada para combatir otros submarinos. Obsérvese el enorme tamaño de la “bola” del sonar BQQ-2 aún sin los hidrófonos montados e inicialmente diseñado para actual en modo activo precisamente para detectar blancos como submarinos diésel navegando con baterías a gran distancia (Navsource/USN)

Además de la firma sonora de los motores diésel recargando las baterías que puede ser amortiguada, los mástiles del esnorkel son un buen blanco para cualquier radar moderno, siendo necesario exponerlos durante varias horas para lograr una carga efectiva.

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Submarino clase Toti italiano Attilio Bagnolini (S-505) con sus mástiles expuestos. Un buen blanco radar, y hasta visual (Wikipedia)

Este es un problema cuya importancia está drásticamente reducida en un submarino AIP moderno, aunque no eliminado totalmente ya que cuando consuma el combustible usado por el sistema AIP necesitará revertir al modo diésel-eléctrico convencional.

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Equipos sonar de un submarino diésel eléctrico de la clase Oberon. un diseño de la década de los 50, no estaban mal equipados pero a años luz de los equipos que podía montar un Permit o incluso un November (Royal Canadian Navy)

El problema de la firma sonora inherentemente más elevada de los submarinos de propulsión nuclear fue mejorando en la década de los 70 con el desarrollo de plantas nucleares refrigeradas por circulación libre. En estos reactores el agua del circuito de refrigeración circulaba usando gradientes de temperatura y se podía mantener una refrigeración adecuada a velocidades bajas. Igualmente se adoptaron mejoras en la construcción de elementos como turbinas, cajas reductoras y helices, desarrollándose y adaptándose mecanismos de propulsión más discretos como los pump jet ya en la década de los 60.

Y aquí es donde tenemos una de las limitaciones principales de la tecnología AIP actual: incluso con sistemas AIP modernos la velocidad y autonomía máximas en inmersión están seriamente restringidas en comparación con un submarino nuclear, lo que hace que no puedan recorrer grandes distancias en inmersión. Un despliegue “estratégico” a gran distancia es aún lento y ruidoso al necesitar usar el esnorkel durante largos periodos de tiempo.

Tenemos evidencia anecdótica de tránsitos de submarinos argentinos o peruanos de Europa a América del Sur que se han podido hacer a velocidades medias de 12-13 nudos dando esnorkel, por ejemplo. Incomparable con el tránsito de un SSN que puede mantener una velocidad de crucero de alrededor de 30 nudos durante el mismo tránsito y presentarse de forma relativamente rápida en un teatro de operaciones como hicieron los británicos durante la guerra de las Malvinas, llegando el único submarino convencional usado en la campaña, el HMS Onyx de la clase Oberon, tras un penoso tránsito realizado en muchos tramos en superficie.

Otra ventaja de los submarinos nucleares en relación a la mayoría de los submarinos convencionales es la capacidad de generar grandes cantidades de energía eléctrica y alimentar sensores de gran apertura y superficie, más capaces que los equivalentes de un SSK. Un submarino convencional además debe controlar la llamada “hotel load” o consumo eléctrico de base. Equipos de escucha muy eficientes pero de gran consumo eléctrico son por tanto incompatibles con un submarino que, como un teléfono móvil, funciona con una batería que hay que cuidar. Al igual que en los teléfonos móviles, el paso de válvulas termoiónicas a transistores y luego circuitos integrados ha permitido que el consumo eléctrico de los equipos electrónicos modernos haya disminuido de forma notable, aunque en un submarino convencional siempre hay que tener un ojo en puesto en el consumo eléctrico.

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Equipos sonar a bordo de los submarinos clase Astute. Es difícil montar equipos con esa apertura (y consumo eléctrico) en un submarino convencional 

Un casco con una mayor superficie permite además instalar antenas pasivas con una amyor apertura y más hidrófonos, aumentado la sensibilidad y la eficacia de los mismos. Igualmente, en modo activo pueden radiar más energía que un submarino convencional.

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Elementos principales del sistema sonar integrado MGK-500 de los SSN rusos de la clase Akula. Podemos ver el cilindro principal y las antenas de flanco situadas entre el casco de presi´ñon interno y el exterior hidrodinámico

Existen alternativas muy capaces de menor tamaño y consumo de elementos tales como las antenas pasivas de flanco o antenas remolcadas de largo alcance que se pueden utilizar en submarinos convencionales, aunque su apertura es evidentemente menor debido a su menor superficie y sus sensibilidad no va a ser igual al montar muchos menos hidrófonos.

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Cilindro del sistema sonar MGK-300 instalado a bordo de los submarinos rusos de la clase Kilo. Los Kilo son grandes submarinos oceánicos con un gran volumen que permite instalar un cilindro de grandes dimensiones, aunque carecen de paneles laterales de gran apertura o de antena pasiva remolcada estándar en sus contemporáneos occidentales (Reddit)

Igualmente la capacidad de almacenamiento de armamento es habitualmente muy superior, no siendo raro que un SSN pueda cargar 40 armas entre torpedos y misiles como los Virgina Block III norteamericanos o los Akula II rusos.

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Instalación sonar conformada de los SSN de la Clase Virgina Block III. Obsérvese la gran superficie de la nueva antena conformada además de los nuevos  Virginia Payload Tubes (VPT), que permiten almacenar 14 misiles Tomahawk (US Navy)

Todas estas ventajas tienen un coste en tamaño: son, en general, más grandes que los submarinos convencionales (con la excepción de los Rubis), lo que hace que hace que se encuentren más a gusto en aguas profundas donde pueden maniobrar con libertad.

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Algunos submarinos modernos a escala. Es evidente que en un Akula/Typhoon o un Ohio se puede montar un cilindro pasivo de mayor apertura……. 

Los submarinos convencionales tienen la ventaja operando en zonas poco profundas por su menor tamaño y, sobre todo, alrededor de puntos de tránsito claves como estrechos, entradas a canales y puertos, zonas de tránsito….. operando bajo AIP son extremadamente silenciosos y un SSK moderno lleva sensores y armamento que los hace muy peligrosos frente a otros submarinos o navíos de superficie que deban transitar por sus zonas de patrulla.

El tamaño se acompaña con un precio acorde al desplazamiento, situándose un SSN de la clase Virginia en horquilla de precio que ronda el millar de millones de euros cuando un SSK de ultima generación viene a salir más o menos por la mitad, algo muy importante para las armadas menos pudientes como la propia armada rusa que sigue construyendo submarinos Kilo modernizados (Proyecto 636) al no poder hacer frente a la sustitución en bloque de su flota nuclear o la armada china en rápida expansión.

Si bien los submarinos de propulsión nuclear son por naturaleza potencialmente más ruidosos, su firma sonora ha caído de forma notable con el tiempo de forma que los modelos más avanzados de las grandes potencias moviéndose a baja velocidad no son mucho más ruidos que un SSK y casi siempre van a tener la ventaja en sensores además de en autonomía y velocidad de crucero y absoluta.

¿Ha llegado el final de la era nuclear? Creo que podemos contestar con tranquilidad de forma negativa.

¿Debe la US Navy dotarse submarinos convencionales con tecnología AIP avanzada? En este caso creemos que la respuesta sigue siendo negativa. la armada de los EEUU debe operar en lugares geográficamente alejados de sus bases que requieren una velocidad de tránsito elevada y desarrollar un SSK moderno que cumpla con sus criterios operativos puede ser muy, muy caro (véase el caso del Shortfin Barracuda para Australia) de forma que la reducción de coste unitario final no sería tan llamativa como se cree. Y cada dolar desviado a la construcción de submarinos convencionales es un dolar menos para la modernización de la flota de SSN, donde los clase Los Ángeles, desarrollados en los años 70 de siglo pasado, siguen teniendo un peso específico elevado.

¿Son los submarinos AIP modernos una amenaza importante? Sin duda, especialmente en zonas como el Golfo Pérsico o incluso el Mediterráneo donde las condiciones acústicas son muy malas, y en aguas poco profundas donde los SSN tienen serias limitaciones de movilidad.

¿Que nos depara el futuro? La tecnología sigue avanzando y comienza la era de las baterías de iones de litio, mucho más densas energéticamente que las tradicionales baterías de ácido actualmente en uso. Japón ya las ha instalado en los últimos SSK de la clase Soryu y HDW las ofrece en sus nuevos diseños. Este tipo de baterías revolucionaron tecnologías como la telefonía móvil y la computación portátil generando una verdadera revolución social. ¿Revolucionarán la guerra submarina? Dentro de 10 años veremos

2 Respuestas a “Submarino nuclear versus submarino convencional: la eterna cuestión

  1. tuve la suerte de participar en los ejercicios de SUBDIEX y la verdad que la flota americana si es vulnerable a los ss tipo 209 -1200,

  2. Muy interesante, excelentemente informado, y bien expuesto. Chapeau. En cuanto a las conclusiones, efectivamente, cada tipo tiene sus pros y sus contras. Todo depende de a) el presupuesto, b) La estartegia de cada armada y c) La previsible zona o demarcación operativa y de proyección estratégica, para cada armada..

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