El sistema AIP, el arma secreta que convierte el S-80 en un submarino único y la baza de Navantia para su exportación

La Nave de Armamento de Submarinos del astillero de Navantia en Cartagena está a pleno rendimiento. El constante ir y venir de trabajadores y ese ruido característico de cualquier planta industrial no deja lugar a dudas. Nada más entrar, el visitante encuentra un imponente S-82, el Narciso Monturiol, con sus 80 metros de eslora recubiertos de andamios y más andamios con una altura similar a un edificio de tres plantas. La segunda unidad de la serie ya es un submarino de una sola pieza. A simple vista, la primera impresión es que es más grande que su hermano el S-81 Isaac Peral, en servicio desde hace un año. 

En el centro de la nave destaca el cono de cola del S-84 Mateo García de los Reyes, y al otro lado, en paralelo al S-82, Navantia ya tiene posicionadas en el lugar correspondiente todas las secciones del S-83 Cosme García para iniciar el ensamblaje. El foco está puesto ahora en la instalación de los equipos y sistemas de cada sección antes de dar paso al cierre. Entre cajas con componentes y herramientas, un pasillo conduce hasta la sección 3, que guarda el arma secreta del submarino S-80. No es un misil, tampoco un torpedo. Estamos ante el sistema de propulsión independiente del aire (AIP), un desarrollo tecnológico cien por cien nacional, único en el mundo. 

Este sistema, con el nombre comercial de BEST (Bio Ethanol Stealth Technology), permitirá al submarino permanecer largos periodos bajo el agua -hasta tres semanas, señala Navantia- y convertirá al S-80 en un arma muy sigilosa y difícilmente detectable. 

El constructor naval español está convencido de que su AIP marcará la diferencia respecto a otros submarinos convencionales y será clave para decantar al final la balanza a su favor en los concursos internacionales. Navantia, hay que recordar, ha presentado por el momento este submarino junto con el AIP a tres programas en India, Polonia y Canadá. 

Este sistema ya ha demostrado que funciona. Atrás han quedado años de I+D y desarrollos tecnológicos. Los principales elementos del AIP están instalados desde finales de noviembre en la parte superior de la sección 3 del S-83, el primer submarino que lo incorporará de serie. Unos meses antes, en junio, Navantia cargó las baterías del S-81 operativo desde finales de 2023 con este sistema, en presencia de evaluadores del programa indio. 

¿Cómo funciona el sistema AIP?

El sistema AIP consta de cinco elementos principales: el procesador o reformador de bioetanol, la pila de combustible, el sistema de distribución de potencia, el sistema de eliminación de CO2 y el cuadro de control. A esto hay que sumar los tanques de bioetanol y oxígeno líquido, la base para producir al final la electricidad. Los distintos componentes del sistema AIP pueden extraerse sin dificultades por la escotilla logística del submarino para efectuar los trabajos de mantenimiento periódicos. "Con el AIP, alimentamos propulsión, sistemas y servicios del submarino y resta energía para recargar las baterías", destaca el director de Hidrógeno de Navantia, Amos Fuentes, a un pequeño grupo de periodistas entre los que está Infodefensa.com, de visita en la Nave de Armamento. 

El proceso, muy resumido, es el siguiente. El bioetanol entra en el procesador, que funciona como una pequeña planta química. Aquí la molécula del hidrocarburo -compuesta por hidrógeno y carbono- se rompe y se extrae el hidrógeno que entra en un proceso de purificación y después pasa a la pila de combustible. El hidrógeno junto con el oxígeno genera la potencia. Los gases residuales, principalmente el CO2, después de su procesamiento, acaban en el sistema de eliminación para su expulsión fuera del submarino. 

Si entramos un poco en el detalle de las funciones de cada sistema, el reformado hace el proceso de purificación del bioetanol. Por su parte, la pila de combustible está formada por seis stacks de 50 kw -300 kw en total-. "En las pruebas de verificación hemos obtenido valores muy por encima", destaca Fuentes. La pila está diseñada para utilizar gas de reformado, una corriente muy rica en hidrógeno que no es hidrógeno puro. "El sistema alemán basado en el reformador de metanol requiere de unas membranas de paladio intermedias para purificar el hidrógeno. El sistema de Navantia puede utilizar ese hidrógeno que no es 100% puro y oxígeno puro para producir la potencia", explica.

El sistema de distribución de potencia es el responsable de acondicionar la corriente de la pila a las necesidades de las baterías del buque en cualquier situación. "Las pilas de combustible generan potencia a lo largo de su vida de forma no regulada, con este convertidor estático continúa-continúa lo que hacemos es acondicionarla y elevarla para cargar siempre las baterías del submarino", detalla el director de Hidrógeno de Navantia.

Otra pieza muy importante del AIP es el sistema de eliminación de CO2 que capta los gases residuales de la operación que genera el hidrógeno, principalmente, el dióxido de carbono, y lo diluye en agua de mar, en concreto, en una mezcla completamente cristalina que el submarino expulsa sin incrementar la firma acústica y térmica independientemente de la cota de operación o velocidad. 

El último equipo es el cuadro de control del AIP, que está comunicado con el sistema de control de plataforma del submarino. Desde el cuadro, el personal tiene una vista general y controla los diferentes equipos que componen el AIP.

Ventajas de una tecnología española

Todas estas tecnologías son españolas, salvo la pila de combustible -un desarrollo de Collins Aerospace-. Navantia, como propietaria, controla los derechos de exportación y la transferencia de tecnología. Además, dispone de capacidad para fabricar y modernizar el sistema AIP y diseñar nuevas versiones de esta tecnología. 

Las pilas de combustible y los reformadores ya existen en diferentes industrias y con distintas aplicaciones. El gran desafío en este caso ha sido adaptar estas tecnologías a un submarino, lo que ha implicado un importante esfuerzo para miniaturizar los sistemas y hacerlos además resistentes al ambiente marino (choque, vibración, compatibilidad electromagnética...).  

El sistema AIP de Navantia es único en el mundo y presenta ventajas frente a sus competidores directos. "La principal es la seguridad", resalta Fuentes, para recordar a continuación que Alemania ha desarrollado un procesador de metanol, más fácil de reformar, pero es "altamente tóxico", y no está en servicio ni siquiera en la Marina alemana. 

Otro punto a favor del sistema español es el empleo de bioetanol, ampliamente extendido ya y con una industria desarrollada, lo que permite obtenerlo sin dificultades prácticamente en cualquier puerto. Francia también intentó un sistema AIP con diesel que requería un "gasóleo de gran pureza", pero el proyecto "parece que está parado".

El sistema AIP es una pieza fundamental en el programa S-80 y un 'arma' que aumentará considerablemente la autonomía y sigilo, las capacidades que hacen temible a un submarino, más allá de sus misiles y torpedos. 

Los submarinos convencionales -no nucleares- se ven obligados a navegar en cotas próximas a la superficie transcurridos un número determinado de horas para recargar sus baterías empleando sus motores diésel en una operación de toma de aire de la atmósfera que se conoce como snorkel, donde son fácilmente detectables por el enemigo y especialmente vulnerables. Con el sistema AIP, este riesgo puede evitarse al ser capaces de recargar sus baterías en inmersión a cotas profundas, extendiendo de manera notable su autonomía bajo el agua.