El submarino S-80, futuro del arma submarina española

Por Gorka L. Martínez Mezo

Infografía del S-81 poe H.I Sutton para Naval News

Introducción 

Con cuatro unidades proyectadas y en construcción, los submarinos S-80 o clase Peral reemplazarán a los actuales S-70, construidos en la primera mitad de la década de los 80 con colaboración francesa y basados en los Agosta, un diseño de principios de la década de los 70 del siglo pasado.

El S-80 supondrá una revolución para el arma submarina española, gracias a lo avanzado de sus tecnologías. Es igualmente un gran paso adelante para la industria española, debido al alto contenido en tecnologías desarrolladas por la industria nacional.

El S-81 Isaac Peral. Foto: Diego Quevedo

Desgraciadamente, un programa tan complejo no está exento de riesgos y el programa S-80 ha atravesado un gran número de vicisitudes que lo han retrasado prácticamente 10 años, estando calculado en 2004 cuando se aprobó el inicio de la construcción que el S-81 sería botado en 2011 entraría en servicio en 2013 con su sistema AIP de nueva generación. Sin embargo, la realidad es que, si todo se desarrolla según lo planeado, el S-81 Isaac Peral será puesto a flote el próximo día 22 de abril de 2021 y entrará en servicio aproximadamente en la la primera mitad de 2023 tras dos años de intensas pruebas de mar. 

A partir de ahí llegarán el S-82 Narciso Monturiol (finales de 2024), el S-83 Cosme García (2026) y el S-84 Mateo García de los Reyes (2028). La pandemia del coronavirus ha sido el último reto que han tenido que superar tras sumar otros tres meses de retraso.

Sin embargo, la génesis del actual S-80 comienza tiempo atrás, a mediados de los años 80.

Submarino S-80 Plus. Por Txema Prada

La génesis del programa 

Entre 1982 y 1984, la Armada y Bazán trabajaron con la entonces Dirección Técnica de Construcciones Navales (DTCN-DCN) francesa en el denominado “Proyecto Bipartito”, en el que se esbozó un submarino muy silencioso, de unas 2.400 toneladas de desplazamiento en superficie, 76 metros de eslora, gran autonomía, capacidad de disparo de torpedos y misiles tácticos y una dotación reducida (35 hombres) gracias a una alta automatización. Los estudios de viabilidad debían estar listos en 1985, pero el proyecto se abandonó antes por vicisitudes no bien explicadas. La industria francesa habría igualmente ofrecido otros diseños a la Armada (diseños CD-1/2 y CE-1/2), similares a los Agosta de los que derivan y que igualmente habían sido ofrecidos a Arabia Saudí, país que en aquellos momentos estudiaba dotarse de un arma submarina. 

En ese mismo año 1986 y después de haber estudiado la tecnología de forma profunda con la colaboración de la industria francesa, el gobierno español renunció a la propulsión nuclear para sus futuros submarinos. Aunque en ese momento los nuevos submarinos de la clase 70 acababan de entrar en servicio, era necesario comenzar a buscar un reemplazo para los más antiguos S-60. Estos, construidos a principios de los años 70, estaban a punto de recibir una modernización de vida media con la idea de mantenerlos en servicio hasta mediados de los años 90.

Los cuatro submarinos de la serie 60 estaban basados en la tecnología de los últimos Daphné franceses. Pese a disponer de las últimas mejoras introducidas en el diseño, este se basaba en tecnologías desarrolladas en los años 50 y estaba lejos de ser un diseño de última generación ya en el momento de su selección para dotar a la Armada española. Además, su pequeño tamaño y numerosa tripulación hacía que fueran unas naves de medio alcance con unas condiciones de vida espartanas en detrimento de su capacidad operativa. Estaba claro que era necesario disponer de un nuevo buque de mayor tamaño y con mejor habitabilidad para permitir misiones de mayor duración, así como un mayor radio de acción.

Por aquel entonces la prioridad de la Armada estaba en renovar su fuerza de escoltas con las fragatas de la serie F-80, así como la puesta en servicio del portaaviones ligero Príncipe de Asturias, no quedando fondos disponibles para la renovación de la fuerza submarina.

Lo que sí hizo la Armada fue presupuestar una serie de estudios en nuevas tecnologías aplicadas a los submarinos, que tuvieron lugar entre 1988 y 1991.

En el año 1988 se comenzó a trabajar en un programa de I+D de la Secretaría de Estado de Defensa (Ministerio de Defensa) dedicado a llevar a cabo los estudios de previabilidad de una nueva clase de submarinos. En la primavera de 1990 se realizó la evaluación de las cuatro opciones industriales que se habían desarrollado en colaboración con empresas extranjeras. Como posibles socios tecnológicos para el desarrollo del nuevo submarino español se seleccionaron las siguientes firmas europeas:

  • RDM en Holanda, 
  • PRONAV, consorcio entonces formado por la DCN y Thompson, en Francia, 
  • VSEL en Gran Bretaña,
  • Y el German Submarine Consortium formado IKL, Thyssen Nordseewerke, HDW y Ferrostaal en la República Federal Alemana. 

Un equipo de ocho ingenieros navales españoles (seis pertenecientes a la Empresa Nacional Bazán y dos a la Armada) visitó cada oficina de diseño por un periodo de seis a diez semanas para realizar un estudio en profundidad de sus propuestas. La opinión unánime fue que cualquiera de las firmas contactadas podría ser elegida como socia tecnológica para el desarrollo de un futuro submarino para la Armada. Todos los diseños ofertados, que rondaban las 3000 tm en inmersión, cumplían con las especificaciones requeridas.

En ese momento (1991) se decidió dividir el futuro programa en dos partes. Una estaría relacionada con el diseño del casco y la propulsión y la otra con el desarrollo del sistema de combate dejando abierta la posibilidad de optar por dos socios tecnológicos distintos. Poco después, un tercer subprograma fue iniciado para estudiar la posibilidad de instalar un sistema de propulsión independiente del aire (AIP), que ya por entonces se consideraba viable tras pasar de la fase de experimentación a la implementación de soluciones prácticas como las plantas Stirling suecas o los sistemas a base de células de combustible desarrolladas en Alemania.

Los estudios de viabilidad fueron completados en 1991. Poco más se supo hasta 1994, cuando comenzaron a aparecer noticias sin confirmar que relacionaban al futuro S-80 con el Upholder británico o con un nuevo diseño de la holandesa RDM.

Sin embargo, los trabajos principales sobre el S-80 no comenzaron hasta 1996. En ese momento Bazán era socia de DCN en el programa Scorpéne, un SSK de tamaño medio orientado a la exportación. Así que no fue ninguna sorpresa cuando en la cumbre Franco-Española de 1997 el presidente del Gobierno español, José María Aznar, anunció que el futuro S-80 estaría basado en el Scorpéne franco-español.

El programa de obtención de Submarinos se reinició en el mes de julio de 1.997 siguiendo la metodología PAPS (Phased Armaments Programming System), habiéndose cubierto las siguientes fases:

  • Evaluación de la Necesidad Operativa, iniciada con la aprobación del Documento “Necesidad Operativa (MND)” en septiembre de 1997, finalizando con la redacción del documento “Concepto Preliminar de Objetivo de Estado Mayor (ONST)”, en noviembre del mismo año.
  • Previabilidad, iniciada tras la aprobación del documento ONST y finalizada con la redacción del documento “Objetivo de Estado Mayor (NST)” en abril de 1998.
  • Viabilidad, iniciada con la aprobación del documento NST y finalizada con la redacción del documento “Requisitos de Estado Mayor (NSR)”.
  • Definición del Proyecto – Primera etapa , desarrollada a partir de la aprobación por el AJEMA del documento NSR en octubre de 1998, participando el astillero IZAR de Cartagena al amparo del contrato firmado entre la DGAM y dicha empresa el 2 de Noviembre de 1999. Esta fase finalizó en Octubre de 2001 con la definición de un prototipo de Submarino apto para efectuar las misiones clásicas.

Los cambios en la situación estratégica mundial, aconsejaron revisar los requisitos operativos para adaptar el submarino a los nuevos escenarios y exigencias. Todo ello quedó reflejado en un nuevo documento “Requisitos de Estado Mayor (NSR)” aprobado por el AJEMA en julio de 2002.

Los principales cambios introducidos fueron la incorporación de un sistema de generación de energía independiente del aire (AIP) y la inclusión de la capacidad de ataque a tierra.

En la segunda etapa de definición del proyecto para implantar los nuevos requisitos en el proyecto existente se contrató con Izar (nombre adaptado por la renovada y reorganizada Empresa Nacional Bazán) la “Revisión del Proyecto” en noviembre de 2002, habiéndose obtenido a lo largo del año 2003 la documentación necesaria para acometer la fase de desarrollo y construcción: “Especificaciones técnicas del proyecto”, “Planos de Contrato” y “Presupuesto del Programa”. Este nuevo diseño modificado fue designado S-80A.

La siguiente tabla-resumen permite observar las diferencias entre el diseño original de 1997 basado en el Scorpéne y el diseño revisado en 2001:

S-80/P650 (1997)S-80A/P650A (2001) 
Desplazamiento en superficie (tons) 1174 2198 
Desplazamiento en inmersión (tons) 1921 2416 
Nº de cubiertas unados
Longitud, m 67 71.5 
Diámetro del casco de presión, m 6,27,3
Velocidad en inmersión, nudos Aprox. 20 Aprox. 20
Generadores diesel dostres
Baterías400 360 
Sistema AIP Optional 0.3mW
Tubos lanzatorpedos SeisSeis
18 armas 18 armas 

El 25 de marzo de 2004 se firmó la Orden de Ejecución, entre el Ministerio de Defensa/Armada e IZAR Construcciones Navales S.A., para la construcción de cuatro buques submarinos de la serie S-80 cuya entrega estaba inicialmente prevista para octubre de 2011, octubre de 2012, octubre de 2013 y octubre de 2014.

Las vicisitudes del programa 

Sin embargo, el sistema de combate no fue elegido hasta 2005, lo que causó un retraso en el programa, de forma que las fechas debieron ser revisadas. La Orden de Ejecución sufrió posteriormente diversas modificaciones y se retrasó la fecha de puesta a flote de la primera unidad de 2011 para entrar en servicio en 2013, con las otras tres entregadas para 2015. En aquel momento el programa estaba valorado entre 1.750 y 2100 millones de euros. 

La construcción del S-81 comenzó en el segundo trimestre de 2006, completándose la revisión final del proyecto en noviembre de 2007 cerrando el astillero su lista de proveedores firmando acuerdos comerciales para la mayoría de los subsistemas del buque con una amplia selección de empresas internacionales.

En el cuarto trimestre de 2007 comenzó la construcción del S-82, iniciándose los trabajos sobre los S-83 y S-84 en el segundo trimestre de 2008 y cuarto trimestre de 2009 respectivamente. 

La duración total del programa S-80 inicialmente calculada, desde el comienzo del proyecto funcional de los buques (enero de 2004) hasta la entrega del cuarto buque de la serie (1er trimestre de 2016), debía haber sido de 12,25 años. El desarrollo del proyecto funcional de los submarinos tenía una duración prevista de 6 años, de enero de 2004 a diciembre de 2009. La construcción de los cuatro submarinos se planteaba en un intervalo temporal de 10 años, desde el 2o trimestre de 2006 al 1er trimestre de 2016.

El plazo de construcción previsto para cada submarino era de 69 meses seguidos de un periodo de pruebas de 24 meses para el prototipo y de 15 meses para los restantes buques de la serie. Con ello los plazos totales iban de los 89 meses del S-81 a los 84 meses de los S-82 a S-84. 

Finalmente en 2011 se establecieron unas nuevas fechas: marzo de 2015, diciembre de 2016, marzo de 2018 y mayo de 2019. 

Tras diversas vicisitudes y retrasos en la construcción, en noviembre de 2012 Navantia comunicó a la Armada una desviación crítica en el control de pesos del buque, de 75 a 100 t, a menos de un año de su fecha prevista de botadura. Al mismo tiempo se constató que la solución para la propulsión AIP no cumplía los requisitos establecidos.

La situación obligó a buscar un apoyo tecnológico externo contactando con la US Navy para obtener apoyo técnico y acceso a un tecnólogo de reconocido prestigio en el diseño y construcción de submarinos, General Dynamics Electric Boat (GDEB) , a través de un contrato FMS (‘Foreign Military Sales’) valorado en 204 millones de euros.

La Armada de Estados Unidos y General Dynamics Electric Boat realizaron una auditoría del programa en mayo de 2013 lo que llevó a una modificación del diseño además de una reestructuración técnica, organizacional, de procesos y de aprovechamiento de las nuevas tecnologías del programa para resolver las deficiencias detectadas. Ello incluyó la “desconexión” entre el desarrollo del submarino y su planta AIP.

Bajo este nuevo modelo se superaron los hitos SRR (Revisión de Requisitos del Sistema), SDR (Revisión de la Definición del Sistema), PDR (Revisión Preliminar del Diseño) y, en julio de 2016, la CDR (Revisión Crítica del Sistema), donde se demostró la viabilidad del diseño propuesto por Navantia. Todo ello ha conllevado un notable retraso del proyecto.

En esta gráfica podemos comparar el diseño de 2003 con el definitivo S-80 Plus: 

S-80A  (2003) S-80 Plus (2013) 
Desplazamiento en superficie (tons) 2198 2695
Desplazamiento en inmersión (tons) 2416 2965
Nº de cubiertas dosdos
Longitud, m 71.5 81
Diámetro del casco de presión, m 7,37,3
Velocidad en inmersión, nudos Aprox. 20Aprox. 20
Generadores diesel trestres
Baterías360 360 
Sistema AIP 0.3mW0.3mW
Tubos lanzatorpedos SeisSeis
18 armas 18 armas 

En noviembre de 2014 el programa de submarinos S-80 recibió 759 millones de fondos adicionales, estando entonces previsto que la primera unidad esté lista en 2018. 

En 2015 y debido a los retrasos acumulados la Armada se planteó la extensión de la vida útil de los submarinos S-70, iniciando contactos con los astilleros franceses (Naval Group, antigua DCNS), autoridad de diseño, para estudiar la viabilidad de esta solución. Finalmente la solución adoptada consistió en alargar en un año la vida útil del Mistral hasta junio de 2020 y someter al Galerna, el más antiguo de todos, a una quinta gran carena tras ser valorado por personal de la empresa francesa y Navantia

El 19 de diciembre de 2018 se firmó la orden de ejecución complementaria del programa de submarinos S-80 Plus. Con ella se aseguró la construcción de las cuatro unidades previstas tras el incremento del techo de gasto del programa, acordado en Consejo de Ministros del 27 de julio de 2018. Las cuatro entregas están desde entonces previstas para septiembre de 2022, junio de 2024, abril de 2026 y agosto de 2027.

En diciembre de 2019 tuvo lugar el cierre del casco resistente del Isaac Peral, estando planeada su puesta a flote para octubre de 2020. La irrupción de la pandemia causada por el nuevo coronavirus paralizó en marzo de 2020 los trabajos que volvieron a reanudarse unos meses después, retrasando de nuevo la puesta a flote del S-81 alrededor de seis meses, anunciando Navantia su intención de ponerlo a flote a lo largo del mes de marzo de 2021 aunque finalmente tendrá lugar el 26 o 27 de abril de 2021 tras un acto presidido por el Rey Felipe VI el día 22.

Este último retraso ha hecho que la Armada se plantee la extensión de la vida útil del Tramontana (S-74), último submarino de la serie 70 entregado en 1986, en un año. El Tramontana se trata además de la única unidad actualmente en servicio a la espera de que vuelva a entrar en servicio el Galerna (S-71), que termina su quinta y última gran carena el próximo mes de agosto y volvería al servicio activo a finales de año. El Tramontana debería ser dado de baja a mediados de 2022 según el actual calendario, durante las pruebas de mar del Isaac Peral. Este debería entrar en servicio a mediados de 2023, de forma que la extensión de vida útil podría servir de puente hasta que el Peral esté en servicio.

No sería un caso aislado dado que la Armada ya extendió en un año la vida útil del Mistral. En el caso del Tramontana la decisión se tomará tras ser valorado por Navantia y Naval Group, autoridad de diseño del submarino.

Un submarino S-80 Plus navegando en inmersión, por Txema Prada

Intentos de exportación 

Aunque el S-80 es el resultado de requerimientos nacionales, Navantia ha realizado una fuerte inversión en su desarrollo, equipando la factoría de Cartagena con equipos de última generación específica concebidos para la fabricación de submarinos y, gracias a sus características, el S-80 Plus puede y debe ser un jugador en el mercado internacional. Se trata prácticamente del único submarino de 3.000 toneladas actualmente en construcción dotado de un sistema AIP de última generación. Sólo los Soryu japoneses o los futuros Shortfin Barracuda diseñados por Naval Group para Australia se acercarán a sus características, careciendo el diseño japonés de su capacidad ofensiva contra blancos terrestres y siendo aún el diseño francés para Australia un proyecto de papel.

Desde la fase inicial del proyecto Navantia decidió ofrecer el diseño en el mercado de exportación, lo que causó graves fricciones con su socio DCNS, con el que las relaciones ya eran bastante complejas. 

El S-80A inicial compitió contra el Scorpène en Pakistán, ofreciendo Navantia en diciembre de 2005 una oferta por cuatro submarinos valorada en algo más de 1.000 millones de euros sin incluir el sistema de combate. En aquel entonces DCNS optó por presentar un diseño propio, el Merlin, basado en las tecnologías exploradas para la evolución de Scorpène…. adquirido por India ese mismo año. El Scorpène sigue siendo ofrecido para exportación, habiendo ganado el ya mencionado contrato con India y otro con Brasil, negociados por la parte francesa. En cualquier caso, tanto el S-80A como el Merlin fueron derrotados por el U-214 de HDW en el concurso pakistaní, siendo la empresa alemana declarada la ganadora en 2008 aunque finalmente en 2010 se canceló el programa y Pakistán acabó comprando submarinos Tipo 039B chinos en 2015.

Navantia volvió a ofrecer el S-80A frente a DCNS en Turquía, siendo el grupo público español incluido en la lista corta de tres astilleros que competían por un contrato de seis submarinos para la Marina de Guerra de Turquía valorado en unos 2.500 millones de euros en noviembre de 2007. En este caso el S-80 se enfrentaba de nuevo a la francesa DCNS (Amaris) y a la alemana HDW/MFI tras descartar la parte turca a la italiana Fincantieri. En este caso HDW volvió a ganar la licitación, siendo anunciado el ganador en julio de 2009

Navantia también se ha presentado al concurso holandés para reemplazar a sus submarinos clase Walrus, aunque la armada holandesa se inclinaría por una unidad de menor porte.

La mayor oportunidad comercial para el S-80 Plus es, a día de hoy, el programa de submarinos P75(I) de la India. Navantia está compitiendo junto con otros cuatro diseños por un contrato valorado en unos 7 mil millones de dólares.

Las autoridades indias han elegido a las compañías locales Mazagon Docks Ltd (MDL) y Larsen & Turbo (L&T) para competir en la elección de los socios estratégicos para este proyecto. Navantia compite con Naval Group y la última versión de su Scorpene, la 2000; ThyssenKrupp Marine Systems (TKMS) con el Tipo 214; Rubin Design Bureau con el Amur 1650 y Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) con el KSS-lll.

El diseño de Navantia es posiblemente el que mejor se adapta a los requisitos de la marina india. El resto de opciones se basan en soluciones cuyo nivel de cambios es tan sustancial que supone un nuevo proyecto, con un alto riesgo técnico y de ejecución. 

Otros países que han mostrado interés, y que cuentan con programas de construcción a medio plazo, son Canadá y Polonia aunque este último país posiblemente opte por una solución sueca, nueva o usada.

Dentro del epígrafe de potenciales ventas para el mercado de exportación no podemos evitar mencionar la propuesta realizada por el gobierno de EE.UU en 2003 para la construcción de ocho submarinos convencionales para la marina de Taiwán. Dicho programa contaría con un socio europeo ante la imposibilidad de los EE.UU de diseñar y construir submarinos de propulsión no nuclear localmente. Aunque el suministrador final era el gobierno norteamericano, la construcción de los submarinos se encargó a la empresa estadounidense Electric Boat, e incluyó la participación de Lockheed Martin y Raytheon para el sistema de combate

Dentro de este proceso, técnicos americanos visitaron el astillero de Cartagena, además de otros en Alemania, Francia y Holanda. Como resultado, IZAR y el anteproyecto denominado ‘P 650’ para el ‘S-80’ fueron seleccionados para el programa taiwanés.

Aunque siempre una empresa norteamericana habría asumido la responsabilidad global sobre el proyecto, habría sido Navantia la responsable del diseño y construcción de la plataforma en caso de haber sido seleccionada. Evidentemente esto habría provocado un enfrentamiento con las autoridades de la República Popular China, cuyas presiones consiguieron que dicho proyecto no llegara a fructificar aunque Taiwán no ha abandonado su intención de dotarse de submarinos de nueva construcción.

Descripción técnica

Casco y propulsión

Su estructura es monocasco, siendo el casco resistente el exterior excepto en las zonas de proa y popa que son estructuras diferentes con diseños específicos. Su diseño es modular, con posibilidad de cambios importantes en las secciones que lo constituyen en función de los requerimientos futuros como la instalación de la planta AIP. 

El casco tiene la habitual forma de gota de agua con timones cruciformes convencionales. Los timones en X fueron analizados de manera profunda, aunque finalmente la seguridad intrínseca ofrecida por los timones de configuración convencional fue la elegida sobre las ventajas relacionadas con la disposición en X, más compleja desde el punto de vista constructivo y de operación.

Motor eléctrico principal. Foto: Navantia

El casco resistente está construido de acero HLES 80 y está dividido en cinco secciones que se numeran correlativamente desde popa hacia proa además de los conos de proa y popa:

  • Cono de popa: Paso del eje de la hélice y timones en cruz. Fuera del casco resistente.
  • Sección 1: Cámara del motor eléctrico.
  • Sección 2: Cámara de generadores diesel y baterías
  • Sección 3: Propulsión AIP.
  • Sección 4: Cámara de mando, habilitación y maquinaria auxiliar.
  • Sección 5: Habilitación, cámara de torpedos y baterías.
  • Cono de proa: Tubos lanzatorpedos y sonar cilíndrico de casco. Fuera del casco resistente.

Entre la 2a y la 3a sección se intercala el cofferdam, que contiene la esclusa para entrada o salida de buceadores de combate, para escape libre en caso de accidente, y que puede enlazar con la escotilla de un vehículo submarino. En proa y popa, y fuera del casco resistente, se añaden los elementos que dan forma a esas partes específicas de los submarinos, encargándose BAE Systems Submarine Solutions en Barrow (Reino Unido) de la construcción de los domos anterior y posterior del mismo de las dos primeras unidades. Los domos de cierre de los cascos tercero y cuarto serán ensamblados parcialmente en Barrow y completados en Cartagena antes de ser soldados al resto de la estructura.

Motores diésel Navantia MTU 16V396 SE 84L-GB31L. Foto: Navantia

Dotado de un sistema de control de plataforma que permite un alto grado de automatización y la operación con una dotación reducida, la acomodación incluye a 32 personas de dotación (6 oficiales, 13 suboficiales y 13 cabos y marineros especialistas) y a ocho pasajeros De unidades de Guerra Naval Especial, buceadores de combate o similares que, a través de una cámara presurizada, pueden efectuar su entrada y salida de la nave.

Los alojamientos incluyen un camarote individual para el comandante y camarotes compartidos para los oficiales, suboficiales, cabos y marineros en camaretas para 4 ó 6 personas. Permite además la separación de zonas para personal masculino y femenino e incluye cámara de oficiales, de suboficiales y para cabos y marineros.

La planta propulsora diesel-eléctrica incluye tres generadores Navantia MTU 16V396 SE 84L-GB31L de 1,2 mW conectados a sendos alternadores. Estos producen energía eléctrica para dos bancos de baterías de 180 celdas cada uno y para el motor eléctrico principal de 3,5 mW de imanes permanentes acoplado a un solo eje y diseñado por Cantarey Reinosa perteneciente al Grupo GAMESA. Este es un diseño ligero basado en cuatro semimotores trifásicos controlados por un sistema electrónico. Ofrece una gran resistencia al choque y es capaz de operar tras un fallo del sistema de refrigeración. La hélice de siete palas y su eje han sido diseñados para disminuir la firma sonora evitando vibraciones y la aparición de cavitación.

La velocidad máxima en inmersión se suele definir en publicaciones oficiales alrededor de 19 nudos. Dado el diseño de la propulsión, creemos posible alcanzar fácilmente los 20 nudos aunque sería difícil saber durante cuánto tiempo. Por ejemplo, los S-70 pueden alcanzar 20 nudos durante 5 min o 17,5 nudos con un régimen de descarga de una hora.

En cuanto a la cota operativa, creemos que será de al menos 300 m como en el caso de los S-70 con un factor de seguridad similar (la cota de colapso para los S-60 y 70 sería de 575m según la mayoría de las publicaciones especializadas).

Hemos de destacar que los submarinos utilizan baterías convencionales de plomo ácido fabricadas por Exide (antigua Tudor). Desde que se inició el proyecto hace ya 20 años el desarrollo de baterías basadas en iones de Litio  (Li-ion) ha dado pasos de gigante y ya Japón ha dotado a las últimas unidades de este tipo de baterías, tan capaces que ha decidido prescindir del sistema AIP Stirling usado en las primeras unidades de la serie. Tanto la francesa Saft como la alemana HDW han presentado sus propios modelos de baterías Li-ion para submarinos, que empezarán a difundirse en la próxima década. Sabemos que se ha iniciado un proyecto de I+D para el desarrollo nacional de esta tecnología, pero habría que ir planteándose la introducción de esta en los submarinos S-80, algo más complicado de lo que parece debido al peso de las baterías convencionales respecto a las Li-ion y que los centrajes de pesos y estabilidad se han calculado según el peso de los bancos de baterías convencionales

Diapositiva presentada durante la conferencia DES 2020 en marzo de 2020 describiendo los trabajos de I+D relacionados con las baterías LiIon. Foto: Naval News

Toda la maquinaria va instalada en un sistema elástico dotado de amortiguadores y aislado del casco para reducir la firma sonora. Para garantizar el aislamiento de la maquinaria se emplean juntas flexibles en tuberías y otros componentes similares. Para reducir la firma en general del submarino se emplean otras técnicas, como un sistema de difusión de gases de escape y RAM en los mástiles, estando además el puente de gobierno de la vela cerrando durante la navegación submarina para evitar flujos turbulentos que aumenten la rumorosidad.

Al contrario que otros diseños contemporáneos carecen inicialmente de recubrimiento anecoico aunque este podría ser instalado posteriormente si así lo requiere la Armada o algún cliente extranjero. Según algunas fuentes estarían dotados en su interior de sistemas absorbedores de ruido aéreo basados, principalmente, en trampas de ruido o cajas de resonancia de Helmholtz. Estas cuentan con ranuras para que sintonicen con la señal deseada que penetra dentro de una cámara de aire rellena de lana de roca absorbente de ruido para ir eliminando la reverberación causada y para que ésta no vuelva a salir.

El sistema AIP

El que es sin duda el componente más novedoso del programa es su planta AIP (Air Independent Propulsion).

Representación digital del módulo AIP para submarinos de ataque S80 que fabrica Navantia. Foto: Abengoa

El requerimiento operativo inicial exigía un sistema AIP de unos 300 kW de potencia. La planta del S-80 estaría basada en el empleo de células de combustible alimentadas por un reformador de bioetanol para la producción de hidrógeno. Este sistema incluye además del procesador de bioetanol un sistema de almacenamiento y trasiego de bioetanol. Igualmente la planta AIP debe encargarse del almacenamiento y trasiego de oxígeno e hidrógeno para alimentar a las células de combustible y generar electricidad.

El sistema propuesto inicialmente fue el desarrollado por Navantia en colaboración con Hynergreen (Grupo Abengoa) y la norteamericana UTC Power. Esta se habría encargado del diseño de las células de combustible de intercambio de protones de ánodo abierto aunque antes de la decisión de contratar el desarrollo de UTC Power hubo desarrollos por parte de Greencell (Grupo Abengoa) y la Fábrica de Motores de Navantia en Cartagena llegando esta última a construir un prototipo funcional.

El sistema AIP completo debía ocupar un módulo de dos niveles y 7,89 m de longitud situado en la parte central del buque. El nivel superior contendría el sistema de células de combustible, el reformador de bioetanol, el sistema de regulación de potencia, sistema de eliminación de CO2 y maquinaria auxiliar, mientras que el tanque de oxígeno líquido ocupa el compartimento inferior.

Los requerimientos de la Armada para el sistema AIP incluyen una autonomía de 15 días en inmersión a cuatro nudos asumiendo una “hotel load” eléctrica de 110kW. Navantia afirma que los requerimientos eléctricos básicos podrían reducirse a 50kW desconectando sistemas no críticos, alargando la autonomía en modo AIP hasta los 20 días.

Pese a que se logró que una planta piloto funcionase en tierra, aparecieron problemas serioscon algunos elementos y a la hora de proceder a su navalizacion dentro de la reserva de volumen y peso existentes. Los problemas económicos que arrastra Abengoa tampoco han ayudado y el desarrollo de la planta anaerobia ha sufrido múltiples retrasos, además de que ya era imposible su instalación en el S-81. Durante la fase de reorganización del proyecto tras la auditoría de Electric Boat se decidió proceder al desarrollo de la planta AIP “desacoplado” del del submarino. En esta nueva fase participó también la empresa Técnicas Reunidas con un diseño alternativo de desarrollo propio. Ambas empresas presentaron sus soluciones tecnológicas en 2019, aunque finalmente en febrero de 2020 se seleccionó la propuesta de Abengoa, aunque no será montada en las dos primeras unidades.

El sistema de propulsión anaeróbica (AIP) definitivo ha sido desarrollado por Navantia en colaboración con Abengoa Innovación y bautizado como BEST (Bio-Ethanol Stealth Technology). En el corazón del sistema está un novedoso generador de hidrógeno, usando como base una planta de proceso de bioetanol de reducido volumen que, con su reformador, alimenta de hidrógeno a una pila de combustible de membrana polimérica (PEM) militarizada de la compañía estadounidense Collins Aerospace. La célula de combustible genera la energía eléctrica necesaria para la carga de las baterías del submarino.

La funcionalidad de la planta se completa con el sistema de eliminación del dióxido de carbono residual generado durante el proceso químico. El método seleccionado es la dilución de los gases generados en agua de mar, siendo utilizado el sistema SECO2 (Sistema de Eliminación de CO2) desarrollado por la empresa española Bionet. La disolución en agua de mar evita la formación de burbujas y la generación de ruidos que puedan comprometer la discreción del submarino.

Navantia se ocupa ahora de cerrar el diseño, la fabricación y el mantenimiento de estos equipos y los subsidiarios, destacando el gran tanque de oxígeno líquido de casi setenta toneladas de capacidad suministrado por Air Liquide. Es de notar que este es prácticamente el único componente de origen francés del todo el programa.

Como hemos comentado, la primera unidad en recibir el módulo AIP será el S-83, estando planeada su instalación en las dos primeras unidades durante su primera gran carena. 

Sensores y sistema de combate

El sistema sonar integrado ha sido contratado a la norteamericana Lockheed-Martin, actuando EDO como subcontratista principal para el sonar cilíndrico de proa. El equipo sonar integrado incluye:

Sonar cilíndrico construido por EDO Corporation. Foto: Lockheed-Martin
  • Sonar cilíndrico a proa bajo los tubos lanzatorpedos, principal sensor pasivo en inmersión 
  • Sonar de flanco de barrido lateral de gran apertura 
  • Sonar remolcado DTAS (Digital Towed Array Sonar) de SAES. Consta de una antena lineal remolcada pasiva de gran longitud que se larga, opera y recoge automáticamente mediante un cabrestante  eléctrico Towed Array Handling System (TAHS) de QinetiQ que tiene su salida por encima de los timones en cruz. Es una variante mejorada del Solarsub (SOnar de LARgo alcance para SUBmarinos) del mismo fabricante desarrollado para los submarinos S-70.
  • Telémetro sonar pasivo para localización y medición de distancias de forma pasiva mediante tres grupos de hidrófonos situados en ambas bandas.
  • Sonar de navegación, para detección de obstáculos y minas.
  • Interceptador Sonar, para la detección de emisiones sonar basado en tres sensores distribuidos en la cubierta del buque. 
Sistema de sonar remolcado DTAS. Infografía: SAES

Llama la atención el sistema de despliegue del TAS a través de un tubo rígido situado entre el casco y el timón vertical. Si bien es posible que dicha configuración genere alguna pequeña turbulencia a altas velocidades, a las velocidades bajas a las que operan habitualmente los submarinos diésel eléctricos no debería haber problema con la firma sonora. La ventaja de esta configuración respecto a la actual en los S-70 en la que el TAS sale por uno de los timones horizontales es la mayor maniobrabilidad. En los S-70 están limitados los ángulos de caña, al salir el TAS por la banda de babor desde el extremo del timón de buceo de popa las caídas están limitadas a 15grados. Con la configuración elegida para los S-80 no hay limitaciones de ángulos de caña y según los estudios que han hecho es imposible que la hélice aspire al TAS en condiciones normales.

Complementa a los anteriores sensores acústicos el sistema de supervisión de ruidos propios y de vibraciones ONMS (Own Noise Monitoring System) que permite detectar la cavitación y otras potenciales indiscreciones acústicas, así como la cancelación de ruidos propios, en especial por el sonar de flanco desarrollado por SAES que también ha diseñado y desarrollado el Interfaz de usuario de toda la Suite Sonar incluidas las herramientas de Predicción de Prestaciones Acústicas y de Clasificación Acústica.

En esta imagen podemos ver el tamaño de los grupos hidrofónicos de flanco. Foto Navantia

En la vela se instalará un nuevo radar de baja probabilidad de interceptación (LPI) de onda continua modulada en frecuencia Aries-S, versión para submarinos del radar Aries desarrollado por Indra junto a un receptor digital de banda ancha Pegaso para funciones ESM/SIGINT también de Indra. El submarino contará con un periscopio de ataque convencional que incorpora una cámara termográfica y LLTV junto con un mástil de vigilancia no penetrante que combinará un sistema de televisión de alta definición, una cámara a color, una cámara termográfica y un telémetro láser. La empresa norteamericana L3 Kollmorgen Electro-Optical fue seleccionada para suministrar ambos elementos, denominados Model 2010 AP y 2010 OS respectivamente. Indra proporciona la cámara termográfica MVT 640 para ambos. En total la vela albergará siete mástiles modulares para Radar, ESM, comunicaciones, periscopios y snorkel suministrados por la empresa italiana Calzoni. Las diversas antenas han sido suministradas por las empresas Aeromaritime, Nereides, Dowding&Mills además de Calzoni. El sistema de identificación automática R4 AIS ha sido suministrado por Saab.

Todos los sensores estarán integrados por un nuevo sistema integrado de combate (ICSC). En febrero de 2003 se emitió una solicitud de licitación a STN (ahora Atlas Elektronik, ISUS-90), Kongsberg Defence & Aerospace, Lockheed Martin (SUBICS), Raytheon (BGY-1) y UDS International (SUBTICS), debiendo las ofertas adaptadas a los requisitos españoles como el uso de las consolas españolas Sainsel CONAN SUB. Las ofertas de Kongsberg y Atlas fueron rápidamente eliminadas y, a finales de 2003, la decisión se tomaría entre las propuestas de UDS, Raytheon y Lockheed-Martin. El 26 de julio de 2005, se seleccionó la solución de Lockheed Martin, que se asociaría con FABA Sistemas para proceder al diseño, desarrollo e integración de un núcleo de sistema de combate totalmente integrado que incluyera un conjunto de sonar de matriz múltiple, un subsistema de comando y control y un subsistema de control de armas basado en una arquitectura de sistema abierto. El núcleo del sistema de combate es una variante muy evolucionada del SUBICS (International Diesel-Electric SUBmarine Integrated Combat System) de Lockheed Martin. La integración de los sistemas entre sí y con el sistema de combate es responsabilidad de Navantia y Faba Sistemas.

El ICSC está compuesto por siete consolas multifunción (MFFC), una gran pantalla táctica (LTD), dos armarios NNSC (‘Navigation and Networks System Cabinets’), dos unidades WPU (‘Weapon Processor Units’), seis unidades WIU (‘Weapon Interfaces Units’), un SAS (‘Sonar Array Suite’) y un sistema ONMS (‘Own Noise Monitoring in Submarines’).

La gestión del sistema de combate se realizará mediante consolas multifunción CONAN SUB desarrolladas en España por Sainsel. Estas consolas son un desarrollo específico para submarinos de las CONAN instaladas en las fragatas de las clases F-100 Álvaro de Bazán y las F-80 Santa María modernizadas. Cada consola es capaz de operar y mostrar datos de cualquier sensor, ser usada para funciones tácticas como la gestión de pistas para seguimiento de blancos y sus trayectorias así como la operación de los sistemas de lanzamiento de armas y control de las mismas.

Simulador mostrando la cámara de control. Foto Armada española

El sistema integrado de comunicaciones está basado en un sistema de control de comunicaciones EID ICCS-5 y equipos de radio de Rohde & Schwartz de la serie 4100/4400 con:

  • Subsistema de Recepción VLF-HF 
  • Subsistema de Transceptores Tx/Rx HF 
  • Subsistema de Transceptores Tx/Rx V/UHF

Estos son equipos de comunicaciones de última generación controlados por software, de forma que son equipos muy flexibles con la posibilidad de dotarlos de nuevas funciones y modos modificando su software. Disponen de capacidad de sintonía automática y pueden operar en ámbitos ECCM.

Los transceptores de HF son modelo XK4150, mientras que los receptores de VLF-HF son EK4100D

Radio HF XK4150. Foto: Rohde & Schwartz

El equipamiento radio en las bandas VHF aeronáutica y UHF táctica está formado por Transceptores de V/UHF de la serie 4400, con capacidad criptográfica de audio KY100.

Indra suministrará un terminal de comunicaciones por satélite SHF mientras que Tecnobit suministrará el terminal Link 22 Limpro con conexión a través de satélite y que permitirán a estos buques interactuar en el seno de una fuerza naval, intercambiando datos con todos los buques que la formen. Por último también hay que citar en este apartado que los equipos transponder IFF son también responsabilidad de Indra.

Armamento

El armamento principal está formado por una batería de seis tubos de torpedos de descarga positiva de 533 mm proporcionados por Weir Strachan & Henshaw. Esta empresa también suministra el sistema eyector de contramedidas, un total de 20 eyectores instalados debajo de la cubierta del submarino detrás de la vela, con espacio reservado a proa para otros 10 lanzadores. Estos eyectores pueden desplegar señuelos contra torpedos; contramedidas anti-sonar, en las que actúan como perturbadores, y contramedidas anti-torpedo de ejercicio.

Cámara de torpedos. Foto Navantia

El programa S-80 incluía la selección de un nuevo torpedo pesado de nueva generación para reemplazar a las armas de origen francés en servicio, Las empresas que se presentaron al concurso fueron la sueca Bofors con su torpedo Tp2000 (versión de exportación de su Tp62) y la alemana STN con el DM2A4. Bofors llegó incluso a entregar un torpedo completo para pruebas operativas. A finales de 2004 se eligió el DM2A4 como futuro torpedo pesado para la Armada, siendo el requerimiento operativo unas 80 armas a adquirir en dos lotes de 40 unidades. El primer lote fue contratado el 22 de julio de 2005 cubriendo 40 unidades y sus equipos de apoyo por 76 millones de euros. 

Despiece del torpedo pesado DM2A4. Atlas Elektronik

El torpedo DM2A4 es un arma activa/pasiva multi propósito. Su propulsión es eléctrica con hélices de diseño avanzado para disminuir su firma sonora pero capaz de propulsar el arma a más de 50 nudos de velocidad con un alcance superior a los 50 km con cuatro baterías de AgZn de alta densidad. Su sistema de guía posee un sistema hidrofónico conformado de gran apertura con una elevada cobertura vertical (+/- 24 grados) y horizontal (+/- 100 grados), dotado de gran capacidad de procesamiento de señales y capacidad contra contramedidas acústicas. Dispone además de un elemento “wake homing” para atacar blancos de superficie. Su sistema de filoguiado por fibra óptica de alta capacidad permite compartir datos con la nave lanzadora de forma que esta puede usar el sonar del torpedo para “ver” a través de él afinando su trayectoria y su resistencia a contramedidas. Su construcción modular le permite un amplio número de configuraciones, pudiendo dotarse con dos, tres o cuatro módulos de baterías. El sistema de combate permite su lanzamiento en salvas de hasta seis unidades de forma simultánea. Su carga de guerra es de 260 kg de explosivo insensible TR-8870 de tipo PBX y dispone de espoletas magnética y de contacto. Atlas Electronik ofrece incluso la capacidad de utilizar el torpedo como vehículo submarino remoto controlado a través de su cable de fibra óptica, pudiendo usar el submarino la información captada por los sensores del torpedo.

sonar integrado de un torpedo DM2A4. Atlas Elektronik

Además de torpedos pesados, el diseño original incluía la posibilidad de integrar misiles, siendo el candidato principal el misil Boeing Sub Harpoon en su versión Block II. Esta versión cuenta con GPS integrado pars optimizar su trayectoria contra blancos navales y dotarla de una cierta capacidad para atacar blancos costeros.

Cargando un misil Harpoon a bordo del submarino nortemaericano USS Asheville (SSN 758) durante un ejercicio de certificación en 2020. U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist 2nd Class Kelsey J. Hockenberger

Igualmente, desde el principio del programa la Armada mostró su interés por dotarse de un verdadero misil de crucero con posibilidad de ser usado contra blancos terrestres, siendo el eterno candidato el UGM-109 Tomahawk norteamericano, estando todas las estructuras del submarino diseñadas para poder acoger la cápsula del misil norteamericano, de casi dos toneladas de peso. En su momento se informó que la versión preferida era la Block IV aunque finalmente la adquisición nunca se ha llegado a efectuar. No se descarta que en su momento se pudiera optar por una solución europea como el MdCN francés de similares dimensiones.

Cápsula de misilde crucero UGM-109 Tomahawk. US Navy
lanzamiento de un misil UGM-109 Tomahawk desde un submarino clase Los Angeles. Foto: US Navy

Además de torpedos y misiles, los S-80 tendrán capacidad de minado, siendo el arma de elección la mina de influencia múltiple MINEA de SAES, un diseño dotado de sensores magnético triaxial, eléctrico triaxial UEP y ELFE, acústico, sísmico triaxial, y de presión con sistema de auto-recuperación controlado por medio de un link acústico y función de control remoto mediante link acústico para cambiar los parámetros de la mina naval una vez lanzada.

Mina de fondo MINEA. Foto: SAES

El armamento de a bordo puede ser controlado desde las consolas multifunción (MFCC) del sistema de combate así como en local y desde las unidades locales de control situadas en el local de torpedos.

El número total de armas, torpedos o misiles, es de dieciocho, seis alojadas dentro de los tubos y las restantes estibadas en la sección de proa. En el caso de las minas el número total de armas varía en función del tamaño y de la posibilidad de introducir más de una por tubo, hasta un máximo teórico de 36. El embarque de las armas se realiza a través de una escotilla específica, de paso inclinado, ubicada en la sección de proa.

A modo de conclusión 

Como comentamos al principio de este monográfico, El S-80 supondrá una revolución para nuestra arma submarina, gracias a lo avanzado de sus tecnologías. Es igualmente el programa más completo ejecutado por la industria naval española y supone un gran salto hacia el futuro debido al alto contenido en tecnologías desarrolladas por la industria nacional. Es un proyecto que no sólo crea un tejido empresarial naval de primer orden, sino que ha servido para poner en proyectos punteros en otros campos con resultados aplicables a otros campos del conocimiento. 

Por desgracia, un proyecto de esta complejidad está llenos de riesgos y el programa ha sufrido un gran número de vicisitudes que lo han retrasado prácticamente 10 años y ha requerido el asesoramiento externo de una empresa de primer nivel rn la construcción del submarinos como es General Dynamics Electric Boat. No es algo que se deba ver como una desgracia, sino como una oportunidad de aplicar sus conocimientos a este y otros proyectos, presentes y futuros, para obtener los mejores resultados posibles.

Los múltiples retrasos han llevado a un aumento importante de los costes del programa, que prácticamente se ha doblado. Si bien estamos hablando de una importante cantidad de recursos públicos, estos no se han desperdiciado sino que han servido para avanzar en el desarrollo de la industria nacional, quedando un porcentaje importante del dinero invertido en empresas nacionales sirviendo para mejorar nuestro tejido empresarial de alta tecnología y gran valor añadido.

Sólo nos queda desear lo mejor a sus futuros tripulantes y ojalá el S-80 nos dé alguna alegría en el terriblemente competitivo mercado internacional porque, sin duda, se lo merece.

Casi 150 años después, España dispone de un submarino de diseño autóctono cuya primera unidad rinde homenaje a Isaac Peral. Por Txema Prada
Ayer y hoy. Por Txema Prada

Una respuesta a “El submarino S-80, futuro del arma submarina española

  1. Muchísimas gracias por este extenso y completísimo informe sobre el ansiado y lárgamente esperado S-80 Plus . Sin duda , D. Isaac estaría orgulloso .

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