Los submarinos nucleares nunca se apagan (salvo alguna emergencia, para lo cual también integran un sistema de propulsión diesel). Tampoco tienen baterías, ya que el reactor proporciona la energía necesaria.
No recuerdo ahora si actualmente el reactor nuclear genera energía eléctrica para un motor electrico que impulsa la hélice, o existe un eje de transmisión y caja de engranaje directo entre el reactor y la hélice. Que sea exclusivamente electrico es más silencioso y da mayor libertad de hubicación el reactor nuclear en cualquier posición del submarino, pero la transmición con eje de transmición probablemente contribuya a mayores velocidades.
Pero los submarinos convencionales básicamente son “a pilas” la mayor parte del tiempo y tienen distintos sistemas que cargan esas baterías.
La solución tradicional, motores diesel que cargan la batería.
La solución AIP para cargar la batería.
O, la solución japonesa, enormes bancos de baterías de litio que almacenan suficiente energía como para varias semanas de misión.
En cuanto al AIP. Existen básicamente dos tecnologías. La sueca basadas en motores diesel Sterling. Motores muy eficientes en el consumo de energía y muy silenciosos. Tienen la ventaja de utilizar el mismo diesel que el sistema de propulsión diesel convencional, así que sólo requiere depósitos especiales para el oxigeno.
La segunda alternativa es la alemana de celdas de combustible alimentadas por hidrógeno y que requiere depósitos específicos para el hidrógeno (generalmente formando parte de un combustible más estable, como el etanol) y el oxígeno. Entiendo que el S-80 opta por la solución germana con variaciones en el sistema de almacenamiento del combustible y el oxidante.
Los japoneses utilizaron por un tiempo la solución sueca, pero los modelos más recientes optaron por quitar toda la complejidad de tener dos sistemas de propulsiones y apostaron todo a contener muchas baterías de litio (por ahora, es el único país que utiliza litio en sus baterías, todos los demás manteinen las baterías tradicionales).
Sólo es un motor eléctrico por hélice (y suele ser una única hélice por submarino). Pero los motores eléctricos son muy robustos y contienen en su propio diseño redundancia. No voy a poder utilizar la terminología correcta, pero digamos que un motor eléctrico tiene varios módulos, si uno de los módulos falla, el motor continuará trabajando con el resto de los módulos.
Quizás puedo explicarlo mejor utilizando un electrodoméstico muy conocido como el ventilador. Suelen tener varias velocidades (lento, medio y máximo, por ejemplo). Esto se consigue activando o desactivando todos los módulos que conforman el ventilador. La velocidad máxima es con todos los módulos activados, la mínima con un único módulo trabajando. Suponiendo que uno de los módulos falla, igual quedan el resto funcionando, ya no se alcanza la velocidad máxima, pero el aparato continúa operativo.
El motor eléctrico de una locomotora de ferrocarril tiene muchos módulos para que las aceleraciones y desaceleraciones sean más suaves (sino, pasaríamos de minimos a maximo en un instante), de hecho, una palanca permite regular la cantidad de velocidades en que se trabaja (es decir, modulos activos), así que el conductor regula si va a la velociad 1, 2, 3.... 6, 7, etc. Creo que nunca llegan a 10.
Y los motores de submarinos, que son motores muy grandes, también tienen muchísimos módulos. Tanto por redundancia como para poder elegir la velocidad deseada (que en un submarino, puede ser tan concreta como medio nudo, o tres nudos y medio, etc).
A grosso modo, en un motor de combustible la aceleración y desaceleración se produce con una canilla o grifo que regula la cantidad de gasolina y oxígeno que llega al motor. En un motor eléctrico eso no existe, en su lugar, tienen muchos módulos que van apagando y prendiendo según la necesidad.
Esa particular forma de trabajar de los motores eléctricos los hace inherentemente redundantes, es improbable que la totalidad de los módulos fallen simultáneamente.
Existe de una forma diferente a la que usted imagina.
Los motores diesel alimentan un generador que carga las baterías. Baterías que luego alimentan el motor eléctrico que impulsa la hélice.
Pero si las baterías fallas, existe la forma de hacer un puente para que la energía eléctrica fluya directamente desde el generador al motor eléctrico, sin pasar por las baterías.
Tenga en cuenta que es una situación poco probable porque un submarino tiene cientos de baterías ubicadas en distintos lugar del submarino, desde la popa a la proa. Es muy difícil que la totalidad de las baterías queden fuera de servicio. Si un banco de baterías queda inutilizado, se continúa trabajando con el resto.
También tenga en cuenta que la propulsión 100% eléctrica (baterías y motor eléctrico) no sólo es la configuración más silenciosa, sino también la que proporciona las velocidades más altas y la mayor aceleración y desaceleración.
Los AIP, por ejemplo, están limitados a 5 nudos. No pueden hacer su trabajo de cargar las baterías a mayores velocidades.
Los motores diesel también tienen velocidades de trabajo bastante más bajas que la máxima que alcanza un submarino con su propulsión 100% electrica.
Es una de varias razones por las que AIP y diesel se utilizan exclusivamente para cargar las baterías. O para emergencias.
Daré un ejemplo con un antiguo submarino argentino, el TR1700. Tecnología de las décadas de 1970 y 1980 muy buena para su epoca y, relevante para esto, bastante típica de como operan los submarinos diesel-eléctricos desde la guerra fría en adelante. No se parece en nada a lo que sucedía hasta la Segunda Guerra Mundial.
Si la memoria no me falla, las baterías alcanzaban a proporcionar hasta 72 horas de funcionamiento continuo (a velocidad ideal, obviamente la autonomía se reduce significativamente si, por ejemplo, tenía que navegar a su velocidad máxima de 22 nudos). Estas 72 horas eran bastante más que el resto de los submarinos convencionales de su tiempo, ya que se estima que todos los demás rondaban entre las 24 y 48 horas.
Cuando la batería están agotándose o la prudencia lo recomienda (nadie quiere dejar estas cosas hasta último momento) tenía que acercarse a altura de snorkel (hace más de medio siglo que ningún submarino convencional emerge a cargar sus baterías, siempre se mantienen bajo el agua) y durante unos 15 a 20 minutos sus cuatro motores diesel cargaban las baterías (en otros submarinos podía tardar un poquito más). Esos son los 15 a 20 minutos, media hora si se quiere, en que el submarino es más vulnerable, por ello la carga se hace lo más rápido posible y por ello tenía varios motores trabajando simultáneamente en la generación. Luego apaga sus diesel y regresa a las profundidades. Durante el proceso de carga el submarino tiene que navegar relativamente despacio y como la prioridad está puesta en cargar las baterías lo más rápido posible, ni un caballo de fuerza de los motores diesel se desperdicia impulsando la hélice.
Muchos otros submarinos convencionales trabajan igual,, quizás con autonomías en batería más bajas y algo más de tiempo de snorkel. Cuando entro en servicio el TR1700 destacaba entre los submarinos convencionales por disfrutar de mayor autonomía, mayor velocidad de carga de baterías, mayor velocidad máxima y mayor profundidad de inmersión. Pero el punto es que todos los submarinos convencionales tenían le mismo diseño básico.
El TR1700 tenía los mismos principios de operación que cualquier otro submarino convencional diesel-eléctrico. Podemos suponer, entonces, que por prudencia un submarino convencional diesel-electrico necesita normalmente cada 24 o 48 horas unos 15 o 30 minutos de snorkel. Media hora si quiere. Media hora cada uno o dos días. Ese es el tiempo en que el submarino navega lentamente y cerca de la superficie y es el unico momento en que trabajan sus motores diesel. Las restantes 24 o 48 horas el submarino es propulsado permanentemente de forma 100% eléctrica.
Los sistemas AIP reducen el riesgo de esos 30 minutos críticos. Así que cada 24 o 48 horas, en las profundidades, el AIP se enciende para cargar las baterías tan rápido como pueda. Allí el submarino también está limitado en la velocidades que puede alcanzar porque los AIP suelen estar limitados a 5 nudos. Velocidad en inmersión normales para mantenerse silencioso, además de que se disfruta de la seguridad de las profundidades. Pero el principio es el mismo, salvo esa media hora crítica cada uno o dos días, el resto del tiempo el submarino aprovecha su propulsión 100% eléctrica con energía de las baterías.
El funcionamiento 100% eléctrico es, entonces, la norma. La excepción es cuando trabajan los diesel o el AIP.
Última edición:
.jpg)
.jpg)
