Con este proyecto la compañía ha adquirido la capacidad de ser contratista principal de todo el sistema AIP ante los principales astilleros del mundo. Los submarinos con propulsión independiente de aire (AIP en sus siglas en inglés) son una evolución tecnológica de los submarinos convencionales que, en lugar de usar como único método de propulsión un generador de energía diésel que requiere aire del exterior para la combustión, emplean adicionalmente sistemas que no lo precisan, como las pilas de combustible. Esto les permite estar sumergidos sin ser detectados por mucho más tiempo que los convencionales, que deben salir a la superficie y operar con un tubo snorkel cuando termina su tiempo de autonomía en inmersión, determinado por la capacidad de las baterías del buque.
El AIP basado en pila de combustible, utilizado satisfactoriamente en la actualidad, permite generar la energía necesaria a partir de hidrógeno y oxígeno. Pero es necesario mejorar el sistema de generación de hidrógeno, pues se almacena en cilindros de hidruros metálicos muy voluminosos y pesados, con gran impacto sobre factores tan críticos como el peso embarcado y el volumen ocupado dentro del submarino. Para resolver este problema, y dado que la tendencia general del mercado es construir submarinos de tamaño cada vez mayor, SENER ha desarrollado, en colaboración con ThyssenKrupp Marine Systems (TKMS), un AIP basado en el proceso de reformado del metanol que permite generar a bordo el hidrógeno necesario para alimentar la pila de combustible.
En el proyecto han colaborado desde ingenieros de la División Aeroespacial de SENER, para la integración de la pila de combustible, hasta ingenieros de Procesos, de Instrumentación y Control, de Electricidad, de Calderería, de Mecánica, especialistas en Choque y Acústica, en Tuberías, técnicos del sistema de construcción naval FORAN y otros profesionales. Entre todos, han desarrollado un sistema con excelentes expectativas de comercialización en el mercado de los submarinos, y una de las innovaciones de SENER más destacadas de los últimos años, como es la patente del disolvedor de CO2. La participación de SENER en el nuevo sistema AIP incluye cuatro subsistemas principales:
Unidad de compresión de CO2
Su objetivo es evacuar los gases de escape de la unidad de reformado hacia el mar cuando la presión de cota de inmersión es superior a los 200-250 m de profundidad. Debido a que la unidad de reformado opera a 25 barg, es necesario superar la diferencia de presión entre los gases de escape y las condiciones del exterior por debajo de dicha cota, mediante una etapa de compresión. En cotas menores de inmersión, los gases pueden ser evacuados directamente al mar (por medio de la unidad de disolución) desde la unidad de reformado, evitando el compresor y ahorrando energía. Esta unidad consta de un depósito pulmón y de un compresor de CO2 húmedo.
Unidad de suministro de oxígeno a alta presión
Se emplea para adecuar las condiciones del oxígeno líquido (a baja presión) disponible a bordo en un tanque autoportante según las características requeridas por la unidad de reformado de metanol (a alta presión), y suministrarlo ininterrumpidamente a dicha unidad.
Unidad de almacenamiento de metanol, agua de reacción y suministro y gestión de los mismos
Este subsistema comparte el mismo objetivo del anterior, pues, por una parte, acondiciona y suministra el metanol requerido por la unidad de reformado almacenado en los tanques estructurales del propio buque; y, por otra, gestiona y almacena el agua pura producto de la pila de combustible, como parte de la compensación de masa del submarino.
Unidad de disolución de CO2
El mayor reto tecnológico de SENER ha sido desarrollar una unidad de disolución de los gases de escape que se obtienen como resultado del proceso.
SENER ha ideado un sistema que se encarga de evacuar estos gases al exterior del submarino garantizando que no sea detectable la firma acústica del buque a cierta distancia. Para ello, ha conseguido la disolución de dichos gases (aproximadamente 98 % CO2 y 2 % O2) en un caudal de flujo de mar succionado directamente del entorno del submarino a la presión de la profundidad en la que se encuentra el buque. En las condiciones más severas para el proceso, SENER logra una burbuja cuyo tamaño máximo es de 200 μm a una cota de 18 m para aguas cálidas, lo que contribuye a la discreción operativa del submarino. La unidad de disolución de CO2 es una innovación que está en proceso de obtener la patente en Europa, pues no hay en la actualidad ningún producto similar en el mercado.
Fuente: Revista corporativa SENER Noticias nº50
