Tras tres décadas de desarrollo, el programa de submarinos nacionales S-80 “Plus” alcanza su momento cumbre, ensombrecido mínimamente solo por el retraso provocado por el COVID-19, que ha pospuesto los hitos de puesta a flote y entrega. Estos están previstos actualmente para marzo de 2021 y septiembre de 2022, respectivamente, materializando el esfuerzo de gran número de empresas nacionales, que han volcado su buen hacer en el que es muy probablemente el programa más complejo de la industria de la defensa de nuestro país.
Navantia, el contratista principal, ha superado uno de los mayores retos de ingeniería de toda su historia, consolidando capacidades únicas de diseño y construcción de sumergibles convencionales y actualizando su astillero de Cartagena, verdadero corazón del programa S-80 Plus. Hay que recordar que, además de dotar a la Armada con submarinos de última generación, el otro objetivo del programa era capacitar a la industria nacional para diseñar y construir un tipo de buque de elevada complejidad técnica y tecnológica, al alcance de pocos.
Con el S-80 Plus, España entra en el pequeño grupo de países capaces de diseñar y construir modernos submarinos, consolidando áreas de conocimiento como las de tecnología de materiales, hidrodinámica, mecánica o acústica, que se han asentado en una base industrial especializada y capaz. Navantia podría decirse que ha completado el ciclo de la evolución tecnológica, que comenzaba fabricando diseños extranjeros, como las clase S-60 y S-70, pasando a participar en otros más modernos junto a un tecnólogo extranjero (el actual Naval Group francés), para ahora poder diseñar y construir un producto con un elevado grado de nacionalización, manteniéndose de esta manera en el país la autoridad técnica de diseño y posibilitando repetir el éxito exportador de las fragatas F-100 o los buques anfibios.
Muchas de las empresas españolas participantes han desarrollado tecnologías duales de última generación, que podrán ser transferibles a otras actividades, contribuyendo a la creación de un moderno tejido industrial. Para hacernos una idea de la importancia de este Programa, además de las conocidas cifras de coste (3.907 millones de euros) o las especificaciones técnicas de los sumergibles, hay que poner en valor los más de 6,4 millones de horas de ingeniería, las 2.127 empresas participantes, de las que más de 854 son españolas, más de 2.000 empleos anuales derivados, tanto propios como de la industria auxiliar, y hasta 7.000 incluyendo los puestos de trabajo en la red de suministradores.
Su efecto es bien perceptible Región de Murcia, donde supone el 10 por ciento del empleo industrial, una aportación al PIB (Producto Interior Bruto) en torno a 200 millones de euros, equivalente a un 4,7 por ciento de esa zona. Igualmente, en el cómputo del sector de defensa en España, la construcción naval supone más del 9 por ciento de las ventas, pero constituye una auténtica locomotora industrial, sobre todo en las regiones donde está presente Navantia. No en vano la Armada se planteaba ya en julio adelantar algunos de sus programas de construcción naval, como forma de reactivar el sector ante los efectos del COVID-19 sobre la economía del país.
En diciembre del año pasado pudimos asistir a la ceremonia de cierre del casco resistente del S-81 Isaac Peral, hito tras el que se eligió en febrero a Abengoa como tecnólogo del sistema de propulsión independiente del aire (AIP), contrato que se formalizó en junio. Con los seis meses de retraso acumulado por el COVID-19, la entrega del S-81 a la Armada está prevista para septiembre de 2022, con los otros 3 en junio de 2024, abril de 2026 y agosto de 2027. Recodemos que hace pocos meses el AJEMA (Almirante Jefe del Estado Mayor de la Armada) consideraba idóneo adquirir un quinto sumergible, si se quiere tener siempre desplegados 2. La ceremonia de cierre del casco suponía la constitución del submarino completo a falta del casco exterior y la instalación de sistemas electrónicos y tras haber instalado los módulos principales.
Posteriormente tendrían lugar la finalización de los trabajos de armamento y el comienzo de las pruebas, la puesta en tensión eléctrica, el embarque de baterías y, finalmente, ponerlo a flote y el comienzo de las pruebas de puerto. Sin entrar en los detalles del submarino, que recogen otros artículos de este número especial, el S-80 Plus está dotado de propulsión independiente del aire, una autonomía en inmersión de tres semanas, una reducida firma acústica, maniobrabilidad excelente a baja velocidad, alta automatización, sistema de combate y de control de plataforma de última generación, sistemas de ataque a tierra, misiles antibuque y minas, además de equipos de guerra electrónica.
Más de 800 empresas españolas
Es complicado analizar el papel de cada una de las más de 800 empresas españolas que participan en el programa en diferentes áreas, aportando subcomponentes, fabricando equipos, aportando ingeniería o en áreas más habituales en la construcción naval, como la metalurgia o la calderería. Mientras que algunas participan en sistemas o equipos concretos, otras tienen capacidad amplia en varias áreas, como veremos.
Navantia es el contratista principal y responsable de gran número de áreas, incluyendo las actividades de Navantia Sistemas. Esta es responsable de dos sistemas vitales, como son el Núcleo Integrado del Sistema de Combate, o ICSC (Integrated Combat System Core), evolucionado a partir del SUBICS (Submarine Integrated Combat System), desarrollado junto a Lockheed Martin (que suministra los sonares activo y pasivo del casco) y del SICP (Sistema Integrado de Control de Plataforma), que gestiona centralizadamente todos los equipos a bordo, salvo sensores y armas, que dependen del sistema de combate. Las consolas desde las que se controla el sistema de combate integrado han sido suministradas por Sainsel.
En torno al sistema de combate se integran gran parte de los sistemas vitales del submarino, como los sensores, incluyendo los navegadores inerciales suministrados por Sperry, la denominada corredera electromagnética de AGI o la ecosonda de Nautic. El sonar principal de casco y el de barrido lateral, así como el telémetro de sonar pasivo, el sonar de navegación y el interceptador de sonar son suministrados por Lockheed Martin. Otro de los sensores principales es el sistema de periscopios de L3 Kollmorgen Eletro-Optical, asociado a una unidad de control de mástiles de Calzoni (grupo L3 Harris) y el radar de superficie Aires-S suministrado por Indra. Entre los equipos de guerra electrónica están las contramedidas .jpg)
pasivas Pegaso de Indra, el sistema de identificación automático R4 AIS de Saab, el de despliegue de contramedidas acústicas, antitorpedo y antisonar de Babcock y el de lanzamiento de bombetas y bengalas de Calzoni.
SAES es responsable de importantes equipos, empezando por el SICLA (Sistema de Clasificación Acústica), el SEAPROF (Sistema de Modelización del Entorno Acústico Submarino), el procesador acústico del sonar remolcado TAS, el sistema de despliegue y recogida y la integración en el sistema de combate. También es responsable del sistema de monitorización de ruidos propios ONMS y vibraciones del buque para mantener controlada la firma acústica. Proporciona el interfaz hombre-máquina (HMI) de los sonares del submarino y que presentan la información en las consolas. También se encarga de la integración de sonares y otros elementos en el sistema de combate y de la simulación de todo lo relacionado con la acústica del buque en el simulador SIMTAC-S80. Igualmente, se encarga de proveer el sistema de minas MINEA para el buque.
foto: Vela y sección 4 del S-81 en gradas
Llegados al sistema de armas, el S-80 Plus será el primer sumergible de la Armada con capacidad de ataque a tierra, ya que el misil antibuque UGM-84G SubHarpoon Block II de Boeing tiene esa posibilidad como secundaria, más allá de la principal de ataque contra buques de superficie. Se lanzará desde los tubos lanzatorpedos de 533 mm., igual que los pesados torpedos filoguiados DM2A4 de STN Atlas Elektronik, las citadas minas MINEA y el hipotético misil de crucero Tomahawk de Raytheon, para el que el buque está listo y con preinstalación, a falta de la voluntad política. El sistema de gestión de los torpedos es responsabilidad de Lockheed Martin.
Indra es otra compañía española clave en el Programa, dotándoles del sistema de guerra electrónica Pegaso basado en tecnología de radar y comunicaciones RESM/CESM, la provisión del radar Aries-S de baja probabilidad de interceptación para navegación en superficie, el sistema de identificación amigo-enemigo (IFF) Modo 5 y las comunicaciones por satélite en banda X y Ka. Junto a Navantia y SAES, es también responsable del simulador del S-80 instalado en la Escuela de Submarinos, situado en el Arsenal de Cartagena, que cuenta con una recreación a escala real de la cámara de mando y control y simula fielmente el comportamiento, incluyendo el táctico y de plataforma.
El complejo sistema de propulsión
El sistema de propulsión está formado por un motor eléctrico síncrono de imanes permanentes (MEP) de 3.500 kW de Cantarey Reinosa (ahora Gamesa Electric), situado en la sección 1, alimentado por 3 generadores diesel-eléctricos MTU con 1.200 kW. de potencia cada uno, fabricados por Navantia en Cartagena; y 2 grupos de 180 baterías de Exide Technologies distribuidas en las secciones 2 y 5 y que suman 240 ton. de peso. Otras 60 pesa el depósito de oxígeno líquido de Air Liquide, que se encarga de combinarse con el hidrógeno generado por el reformador de bioetanol del AIP, cuyo funcionamiento analizamos en otro artículo. Los generadores alimentan el MEP y cargan las baterías en superficie, mientras que en inmersión puede usar la electricidad de las baterías o generarla desde el AIP.
Otra empresa española, Bionet, es responsable del sistema de dilución de los gases generados por el AIP en agua de mar para eliminar las burbujas y mantener silencioso el sumergible. Fluidmecánica ha aportado gran número de sistemas de diseño y construcción propios, empezando por las unidades hidráulicas que controlan la posición de los hidroplanos que determinan la profundidad (a través del sistema de gobierno, responsabilidad de Avio Aero), los bloques de apertura y cierre de válvulas de refrigeración mediante agua de mar, los que controlan la apertura y cierre de las válvulas del casco seco para el sistema de eliminación de gases, una planta de engrase centralizado para la lubricación de diferentes componentes y otras para el envío de aceite hidráulico, la unidad de potencia hidráulica, el conducto que permite la salida de los gases de escape de los motores diesel o un equipo para la limpieza interior de los circuitos hidráulicos (flushing).
Hay gran número de firmas de ingeniería que están trabajando en el S-80 Plus, como CT Engineering, que ha invertido diez años y más de 200.000 horas en el desarrollo del Programa, gestión de producción, con la ejecución de las órdenes de fabricación, y de proveedores, pedidos a la industria auxiliar, ingeniería, incluyendo planos de construcción y montaje o apoyo al ciclo de vida, comprendiendo tareas de mantenimiento, gestión de repuestos, apoyo a la configuración o identificación de elementos críticos de seguridad.
Techno Pro Hispania lleva también dos decenios trabajando en programas de submarinos nacionales, siendo actualmente la única compañía íntegramente española de ingeniería que participa en el S-80 Plus realizando trabajos en el desarrollo funcional. También realiza ingeniería de producción antes de la construcción, determinando órdenes de trabajo gestión de materiales. Abance trabaja en el área de ingeniería de detalle y, por ejemplo, fue responsable de la zona de proa realizada en el sistema FORAN de Sener.
Hay gran número de empresas españolas muy especializas que se han encargado, por ejemplo, del sistema de cableado e interconexión, como SCP-Sintersa, responsable de los sistemas de control del submarino, de la selección de componentes de comunicaciones tácticas vía satélite, la provisión de conectores eléctricos de bronce resistentes a las sales marinas o el cableado de mando y control.
Otras, como Gabadi se encargan de la habilitación interior. Concretamente es responsable del diseño y ejecución del módulo de habitabilidad, que incluye varias estancias, como comedor, camarotes de la tripulación, del comandante o aseos. Entre las compañías auxiliares que se han encargado de trabajos de calderería y soldadura y fabricación de elementos auxiliares encontramos a Meycagesal y Herjimar. Esta última es responsable de las estructuras interiores y el sistema de tuberías de la zona de armamento de la proa y de las de timón y propulsión en proa. Con sede en Cartagena, Camar Industrial (Camarsa) acumula más de tres décadas de experiencia en proyectos de mantenimiento naval, habiendo participado en programas de construcción de submarinos en España en el diseño y fabricación de sistemas complejos, desde equipos de mantenimiento de baterías, cuadros eléctricos a sistemas de control.
-Proyecto Medusa 300
El S-80 Plus es un Programa con un elevado grado de nacionalización, en el que el Ministerio de Defensa quiere profundizar, aprovechando las más avanzadas tecnologías. Por ello ha puesto en marcha el Programa Medusa para el desarrollo de una célula de combustible de 300 kW de desarrollo nacional que pueda estar lista en seis años. Este elemento sustituiría al actual SPC (Sistema de Pila de Combustible) suministrado por Collins Aerospace. En un primer momento se analizarán las alternativas tecnológicas, se realizarán prototipos de potencia reducida y finalmente se probará un prototipo nacional de 300 kW de potencia, de tal manera que un esquema empresarial nacional se encargue de la producción y suministro de las pilas del S-80 Plus durante la vida operativa de los sumergibles. El horizonte temporal previsto supone la entrega del prototipo en 2026, por lo que podría contemplarse su instalación en el tercer y cuarto submarinos. Entre las compañías interesadas en este programa están Abengoa, Técnicas Reunidas (que había desarrollado otro reformador de bioetanol) y Jalvasub.
-Techno Pro Hispania
Techno Pro Hispania, con sede en Cartagena, acumula 20 años de experiencia en programas de submarinos en España, siendo actualmente una de las compañías españolas de ingeniería que participa en el programa S-80 Plus. Se trata de una pyme de tamaño medio que tiene por objetivo prestar servicios de elevado valor añadido en las áreas de ingeniería.
Techno Pro Hispania nace en el año 2001 con la vocación de convertirse en un socio clave para las empresas de los sectores naval e industrial. Desde su inicio ha trabajado en algunos de los proyectos más exigentes del sector naval militar expandiéndose posteriormente al sector civil, industrial y offshore, participando en varios proyectos para algunas de las empresas líderes en estos sectores en España y Europa. Las actividades principales en las que colabora con Navantia son en el desarrollo de trabajos dentro de las áreas de ingeniería conceptual, básica y de detalle, ingeniería de producción y el apoyo logístico integrado (ILS) y apoyo al ciclo de vida (TLS), una de las áreas de especialización de la compañía.
Como subcontratista de Navantia, Techno Pro Hispania trabaja en estrecha colaboración desarrollando determinados paquetes de trabajo para complementar la capacidad de ingeniería del contratista principal. En el área de ingeniería de producción, participan en actividades como la gestión de materiales, la elaboración de órdenes de trabajo para los talleres, dando soporte en la elaboración de la estrategia constructiva o determinando por ejemplo la secuencia de montaje de equipos, cuestión que dado el limitado espacio disponible dentro del sumergible, resulta clave. En el área del apoyo logístico integrado (ILS), participó tanto en el S-80 inicial como ahora con el S-80 Plus, desarrollando actualmente la documentación de aprovisionamiento y catalogación OTAN del buque.
La empresa ha experimentado un continuo crecimiento desde su participación en los programas de submarinos, expandiéndose a otras áreas del sector, participando en otros programas de construcción naval junto a Navantia, con otros astilleros y otros tipos de buques, por ejemplo en el desarrollo de todo el paquete de Apoyo Logístico (ILS) para las corbetas que Navantia construye para Arabia Saudí. También trabaja con astilleros internacionales, lo que le ha permitido reducir la dependencia de los programas nacionales, participando en programas a largo plazo, también en el sector civil.
-Las comunicaciones tácticas
En el caso de los S-80 Plus hay varios elementos del sistema de comunicaciones que merecen la pena poner en valor. En primer lugar el Sistema de Combate de Navantia Sistemas es responsable de gestionar varios sistemas, incluyendo el integrado de comunicaciones, también suministrado por esa división. Este incluye los equipos de radio de Rhode & Schwarz y los de transmisión y recepción de datos tácticos Data Link 22 de Tecnobit (Grupo Oesía). Estos últimos permiten el intercambio con otras unidades navales, conectándose mediante satélite y facilitando la misión del submarino dentro de una fuerza naval. El ICSC cuenta con el procesador LINPRO de Tecnobit, compañía española líder en comunicaciones tácticas, que ha suministrado equipos Data Link a diferentes armadas, tanto dentro de la OTAN, como fuera, el denominado OpenLink.
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foto: Embarque del motor electrico principal del primer S-81 en 2012 (Navantia)
LINPRO (Link Processor) es un procesador Multi-Link que desde 2005 es el enlace de comunicaciones estandarizado de la Armada española. Está montado en el LHD (Landing Helicopter Dock) Juan Carlos I, los LPD (Landing Platform Dock) Castilla y Galicia y las fragatas de la Clase F-100. También está operativo en los centros de Operaciones de Artillería Antiaérea (COAAAS) del Ejército de Tierra y en los de Control del Ejército del Aire en Madrid, Zaragoza y Canarias. Actúa como nodo entre estos protocolos, traduciéndolos para permitir recibir y enviar la información, facilitando la operación de distintas plataformas que operan en sistemas o protocolos diferentes, como son el Link 11, el Link 16 o el Link 22, el protocolo VMF (Variable Mesasge Format) o el JREAP (Joint Range Extension Application Protocol) que permite que los mensajes tácticos puedan ser transmitidos a largas distancias por ejemplo mediante redes de satélites, todos recogidos en estándares de la OTAN del tipo STANAG.
-Gabadi: La habitabilidad del interior del S-80
Con más de treinta años de experiencia en el sector, la gallega Gabadi, con sede en el municipio coruñés de Narón, ofrece soluciones integrales de habilitación naval para buques civiles y militares. Se encarga del diseño y creación de los productos, incluyendo mobiliario, así como su instalación a bordo. En el caso del S-80 Plus se ha encargado de la habilitación interior, siendo responsable del diseño y ejecución del módulo de habitabilidad, que incluye varias estancias, como comedor, camarotes de la tripulación, del comandante o aseos. Es una tarea compleja en la que hay que maximizar la utilidad de un espacio muy reducido, si bien serán los primeros sumergibles de la Armada que no empleen el sistema de camas calientes, ya que cada marinero contará con una individual. Se trata de un diseño que pudimos ver en la edición de 2018 de la feria Navalia, donde Gabadi expuso una maqueta a escala real de estas estancias, en la que se podía comprobar el trabajo de optimización del espacio disponible, así como la calidad. La compañía también se ha especializado en los últimos años en la construcción de tanques de membrana para el almacenamiento de gas natural licuado (GNL), siendo una de sus principales líneas de negocio en la actualidad y resultado de su apuesta por el I+D+i.
-Distribución interna
Un esquema proporcionado por Navantia da una idea aproximada de dónde se encuentran algunos de los sistemas descritos en este artículo. Por ejemplo, de izquierda a derecha podemos ubicar el motor eléctrico principal, los generadores diesel, la sección que alberga el sistema AIP, la sala de mando y control bajo la vela del sumergible y delante de esta el alojamiento para la tripulación. La parte inferior del submarino acoge dos módulos de baterías eléctricas, mientras que en la parte baja de la proa se distingue el sonar acústico pasivo, el principal sensor del buque.
Saes, referente en sonar y guerra antisubmarina
Con amplia presencia internacional, es socia indiscutible en los grandes programas navales españoles.
SAES ha aportado al programa S-80 el sistema de clasificación acústica, el de predicción de prestaciones de sonar, el sistema de monitorización de ruidos y el de análisis de movimiento de blancos. También ha desarrollado el sonar remolcado, el HMI de todos los sonares, la estimulación de los sonares y el simulador táctico.
En la actual fase del proyecto, la empresa está a cargo de la puesta a punto del sonar remolcado y proporciona diversos trabajos de ingeniería para el sistema táctico, el sistema acústico y el desarrollo de las pruebas del submarino. Además, la participación de SAES es esencial para el apoyo al ciclo de vida, en tanto que referente de sonar en España.
La amplia colaboración de SAES en el Programa S-80 está respaldada por su capacidad tecnológica, desarrollos propios, la alta especialización en acústica y su sólida experiencia en grandes programas navales. Entre las aportaciones más destacadas se encuentran:
• SICLA (Sistema de Clasificación Acústica): Basándose en el análisis múltiple y simultáneo de contactos, en herramientas gráficas y en una base de datos de inteligencia acústica (ACINT), permite al operador obtener rápidamente y con precisión la clasificación del contacto.
• SEAPROF (Sistema de Modelización del Entorno acústico Submarino): Es un sistema completo de predicción sonar, que incluye trazado de rayos, pérdidas de propagación, FOM, distancias y probabilidades de detección y contradetección.
• TAS (sonar remolcado): Ha desarrollado el procesado acústico del sonar remolcado, su interfaz gráfica y lo ha integrado en el núcleo del sistema de combate y en el submarino S-80 mediante un sistema de despliegue y recogida automático.
• ONMS (Sistema de Monitorización de Ruidos Propios): Proporciona al Sistema de Combate alarmas y niveles para el control de ruidos y vibraciones del buque, el mantenimiento de su firma acústica y la cancelación de sus ruidos propios en los sónares.
• HMI (Human Machine Interface) de los sonares: Ha desarrollado la interfaz gráfica del conjunto de sónares del submarino S-80 y otros sistemas relacionados (simulador estimulador, clasificación, detección de ruidos propios y radiados...) que se presentan en las consolas multifunción del submarino. Dicha interfaz permite la integración de toda la información acústica y no acústica.
• Integración de sonares y de otros elementos en el núcleo del sistema de combate: SAES ha participado en la integración de todos los sistemas de sonares, así como en la integración y desarrollo de los de navegación, de los equipos C4 (radar, EW, pericopio,…), del sistemas de armas, del de comunicaciones, desarrollo de sistemas de ayuda a la decisión y mando, procesamiento de señal, minas y también ha participado en la integración de los HMI de los sónares.
• SIMTAC-S80: Ha sido el responsable del desarrollo de la simulación acústica del simulador. Ha realizado la simulación de los sonares cilíndrico, remolcado, de flanco y telemetro combinado, interceptador activo y detección de objetos y minas. También ha proporcio- nado la simulación del entorno acústico, de los sistemas de contramedidas acústicas, el lanza bombetas, el de control del sonar remolcado y la integración acústica del torpedo.
-Abance en el programa S-80 “plus”
La compañía de ingeniería y servicios ABANCE opera en el sector y naval y de defensa desde su fundación en 1994, destacando su actividad de desarrollo de proyectos de ingeniería naval y de sistemas para buques militares y submarinos. A través de su división de ingeniería naval ha participado con Navantia desde 1998 en los proyectos de ingeniería de construcción de submarinos para los programas de Chile, Malasia e India. Posteriormente comenzaría a realizar sus trabajos de ingeniería de diseño de detalle de los submarinos S-80. En los dos últimos programas esta ingeniería de construcción fue desarrollada principalmente mediante una UTE (Unión Temporal de Empresas) al 50 por ciento junto a la empresa gallega Dinain.
Para estos programas de submarinos, y especialmente para el S-80 Plus, ABANCE ha desarrollado trabajos de ingeniería de diseño de detalle en las áreas de estructuras, tuberías, HVAC (climatización y refrigeración), equipos y electricidad de diferentes secciones del submarino, modelando y explotando planos y publicando en los sistemas del astillero los planos de fabricación de estas disciplinas.
Por otro lado en la división de Ingeniería de Sistemas se ha elaborado la documentación de apoyo logístico integrado, incluyendo los manuales de operación y mantenimiento del sistema de combate y del sistema de comunicaciones, se han impartido cursos de adiestramiento de operación del sistema de combate, participado en actividades de simulación del sistema integrado de control de plataforma, desarrollado estudios de safety para determinados sistemas para este programa. Actualmente ABANCE tiene operativa una oficina en Cartagena y sigue desarrollando trabajos en sus divisiones de ingeniería naval e ingeniería de sistemas para este programa. En total, entre ambas divisiones ha realizado más de 250.00 horas de trabajo a lo largo del Programa.
