Los submarinos son maravillas de la ingeniería moderna que permiten a los seres humanos explorar y operar en las profundidades del océano, un entorno que, a pesar de estar en nuestro propio planeta, es tan hostil y desconocido como el espacio exterior. Estas naves sumergibles combinan principios de física, mecánica y tecnología avanzada para realizar una amplia gama de tareas, desde la investigación científica hasta la defensa militar. En este post, exploraremos en detalle cómo funcionan los submarinos, cubriendo su flotabilidad, propulsión, sistemas de soporte vital, navegación y comunicación.
Flotabilidad y Control de Inmersión
La flotabilidad es la capacidad de un objeto para flotar o sumergirse en un fluido, y es el principio fundamental sobre el que se basa el funcionamiento de un submarino. Esta capacidad se controla ajustando la densidad del submarino en relación con el agua que lo rodea.
Tanques de Lastre
Los submarinos tienen compartimentos especiales conocidos como tanques de lastre, que pueden llenarse de agua o aire. Al inicio de una inmersión, los tanques de lastre se llenan de agua para aumentar la densidad del submarino, haciendo que se sumerja. Para ascender, el submarino utiliza sistemas de aire comprimido para expulsar el agua de los tanques, disminuyendo su densidad y permitiéndole flotar hacia la superficie.
Tanques de Trimado
Además de los tanques de lastre principales, los submarinos utilizan tanques de trimado para ajustar su inclinación y orientación bajo el agua. Al llenar o vaciar estos tanques en diferentes partes del submarino, los operadores pueden controlar su ángulo de ascenso o descenso y mantener la estabilidad.
Propulsión de los submarinos
Los submarinos modernos suelen utilizar uno de los dos sistemas de propulsión principales: propulsión diésel-eléctrica o propulsión nuclear.
Propulsión Diésel-Eléctrica
Los submarinos diésel-eléctricos generan electricidad utilizando motores diésel que luego alimentan motores eléctricos para la propulsión. Sin embargo, los motores diésel requieren oxígeno del aire para funcionar, por lo que este tipo de submarinos solo pueden operarlos en la superficie o usarlos mientras están sumergidos con la ayuda de snorkels para acceder al aire exterior. La electricidad generada también se utiliza para cargar baterías que pueden alimentar el submarino cuando está completamente sumergido.
Propulsión Nuclear
Los submarinos nucleares utilizan reactores nucleares para generar calor, que a su vez produce vapor. Este vapor impulsa turbinas conectadas a los ejes de las hélices, proporcionando una fuente de energía potente y constante que puede mantener al submarino en funcionamiento durante años sin necesidad de refuelo. La propulsión nuclear elimina la dependencia del oxígeno, permitiendo a estos submarinos permanecer sumergidos durante períodos prolongados.
Sistemas de Soporte Vital
Mantener la vida humana bajo el agua durante largos períodos requiere sistemas complejos de soporte vital que regulen el aire, el agua, la comida y la eliminación de desechos.
Regeneración del Aire
El aire dentro de un submarino se recicla utilizando scrubbers de CO2, que eliminan el dióxido de carbono, y generadores de oxígeno, que reponen el oxígeno. Estos sistemas aseguran que la atmósfera dentro del submarino sea habitable durante las misiones prolongadas.
Agua y Alimentos
El agua se produce mediante la desalinización del agua de mar, y los alimentos se almacenan en forma de raciones que pueden durar varios meses. Los submarinos modernos también están equipados con instalaciones de cocina para preparar comidas.
Navegación y Comunicación
La navegación submarina se realiza principalmente a través de sonar y sistemas de navegación inercial. El sonar utiliza ondas de sonido para detectar objetos y medir distancias bajo el agua, mientras que la navegación inercial utiliza acelerómetros y giróscopos para determinar la posición y orientación del submarino.
La comunicación con el exterior es más desafiante bajo el agua, ya que las ondas de radio de alta frecuencia no se propagan bien. Los submarinos utilizan principalmente comunicaciones de muy baja frecuencia (VLF) y extremadamente baja frecuencia (ELF) para recibir mensajes. Para enviar comunicaciones, a menudo deben acercarse a la superficie y utilizar sistemas de comunicación más convencionales.
Conclusión
Los submarinos son ejemplos impresionantes de ingeniería y tecnología, diseñados para operar en uno de los entornos más desafiantes de la Tierra. A través de la aplicación cuidadosa de principios de física y mecánica, junto con sistemas avanzados de soporte vital, propulsión y navegación, los submarinos continúan desempeñando roles cruciales en la exploración científica, la defensa nacional y más allá. Su capacidad para operar ocultos bajo las olas los convierte en herramientas estratégicas y de investigación invaluables, abriendo las profundidades del océano para el descubrimiento humano y la protección.
