¿Qué es y cómo funciona un submarino?

Lo peor que te podría pasar en un barco en medio del océano sería que el agua se inundara y te hundieras. Pero si estás a bordo de un submarino, ¡hundirse es exactamente lo que quieres! A diferencia de los barcos, que se balancean mientras luchan contra las olas, los submarinos se deslizan rápida y silenciosamente a través de las aguas más tranquilas. Pueden permanecer sumergidas durante semanas o incluso meses a la vez. ¡Echemos un vistazo más de cerca a cómo funcionan los submarinos!

¿Qué es un submarino?

Los océanos son sumamente turbulentos donde el viento se mezcla con el agua: en su superficie. Las olas que cruzan el mar son una señal de energía, originalmente transmitida por el Sol y azotada por los vientos, desplazándose de un lado a otro del planeta. Los barcos batallan y se tambalean a través de los mares donde ningún pez nadaría jamás. Los veleros aprovechan bien los vientos, aprovechando las ráfagas de aire para hacer una forma muy eficaz de propulsión.

Los barcos diesel permanecen en la superficie por una razón diferente: sus motores necesitan un suministro constante de oxígeno para quemar combustible. En teoría, debería ser mucho más fácil para los barcos nadar bajo las olas, donde el agua está más tranquila y ofrece menos resistencia; en la práctica, eso crea un conjunto diferente de problemas.

Si alguna vez has hecho snorkeling o buceo, sabrás que la vida bajo el agua es muy diferente a la vida en la superficie. Es oscuro y difícil de ver, no hay aire para respirar, y la presión intensa del agua hace que todo se sienta incómodo y claustrofóbico. Los submarinos son ingeniosas piezas de ingeniería diseñadas para llevar a las personas con seguridad a través de este entorno tan duro.

Aunque originalmente fueron inventados como máquinas militares, y la mayoría de los submarinos grandes todavía se construyen para las armadas, algunos submarinos más pequeños trabajan como buques de investigación científica. La mayoría de ellos son sumergibles (generalmente submarinos pequeños, sin motor, de una o dos personas atados a buques de investigación científica mientras operan).

como funciona un submarino

Partes de un submarino que hacen que funcione

Estas son algunas de las partes clave de un submarino típico.

Casco de presión

La presión del agua empujando hacia adentro es el problema más grande para cualquiera que quiera ir a las profundidades de la superficie del océano. Incluso con tanques de buceo, sólo podemos bucear hasta cierto punto porque la inmensa presión enseguida hace que sea imposible respirar. A una profundidad de 600m (2000ft), la profundidad máxima a la que se sumergen los submarinos, la presión del agua es más de 60 veces mayor que en la superficie!

¿Cómo sobreviven los submarinos donde la gente no puede? El casco de un barco estándar es el metal exterior que mantiene el agua fuera. La mayoría de los submarinos tienen dos cascos, uno dentro del otro, para ayudarlos a sobrevivir. El casco exterior es impermeable, mientras que el interior (llamado casco a presión) es mucho más fuerte y resistente a la inmensa presión del agua. Los submarinos más fuertes tienen cascos hechos de acero resistente o titanio.

Aviones

Así como los tiburones tienen aletas en sus cuerpos para ayudarles a nadar y bucear, los submarinos tienen aletas llamadas aviones de buceo o hidroaviones. Funcionan un poco como las alas y controlan las superficies (aletas giratorias) en un avión, creando una fuerza ascendente llamada elevación. La flotabilidad es la tendencia de algo a hundirse, elevarse o flotar a cierta profundidad. Mientras está bajo el agua, un submarino es negativamente flotante, lo que significa que tiende a hundirse, abandonado a su suerte, si no se mueve.

Pero a medida que las hélices del submarino lo empujan hacia adelante, el agua se precipita sobre los aviones, creando una fuerza ascendente llamada elevación que lo ayuda a permanecer a cierta profundidad, creando un estado de flotabilidad neutral (flotando). Los aviones pueden inclinarse para cambiar la fuerza de elevación, haciendo que el submarino suba o se sumerja en el mar, según sea necesario. Los aviones proporcionan la mayor parte del control del submarino sobre su profundidad, la mayor parte del tiempo.

La cantidad de sustentación que generan depende tanto del ángulo al que se inclinan como de la velocidad del submarino (del mismo modo que la sustentación que generan las alas depende de la velocidad y del “ángulo de ataque” de un avión).

Tanques de lastre

Hay espacios entre los dos cascos que pueden llenarse con aire o agua. Estos son llamados tanques de lastre y, con los planos de buceo, dan un subcontrol sobre su flotabilidad, particularmente durante la primera parte de un buceo o un retorno a la superficie desde las profundidades.

Cuando los tanques de lastre se llenan de aire, el submarino sube a la superficie porque tiene flotabilidad positiva. Con agua dentro de los tanques, el submarino tiene flotabilidad negativa por lo que se hunde más profundamente en el océano.

Los tanques delanteros (conocidos como tanques de trimado delantero) suelen llenarse primero con agua o aire, por lo que el frente del submarino (proa) cae o sube antes que su parte trasera (popa). Los tanques de lastre también pueden utilizarse para ayudar a un submarino a subir a la superficie muy rápidamente en caso de emergencia.

Motor

Los motores de gasolina y los motores diesel utilizados por automóviles y camiones, y los motores a reacción utilizados por los aviones, necesitan un suministro de oxígeno del aire para hacerlos funcionar. Las cosas son diferentes para los submarinos, que operan bajo el agua donde no hay aire. La mayoría de los submarinos, excepto los nucleares, tienen motores diesel-eléctricos.

El motor diesel funciona normalmente cuando el submarino está cerca de la superficie pero no impulsa las hélices del submarino directamente. En su lugar, alimenta un generador de electricidad que carga enormes baterías. Éstos accionan un motor eléctrico que, a su vez, acciona las hélices.

Una vez que el motor diesel ha cargado por completo las baterías, el subwoofer puede apagar el motor y sumergirse en el agua, donde depende totalmente de la energía de la batería.

Los primeros submarinos militares utilizaban tubos de respiración llamados esnórquel para alimentar sus motores desde el aire sobre el mar, pero eso significaba que tenían que operar muy cerca de la superficie donde eran vulnerables al ataque de los aviones. La mayoría de los grandes submarinos militares funcionan ahora con energía nuclear.

Al igual que las centrales nucleares, tienen pequeños reactores nucleares y, como no necesitan aire para funcionar, pueden generar energía para accionar los motores eléctricos y las hélices, ya sea en la superficie o bajo el agua.

Torre

Los submarinos tienen forma de cigarro para que puedan deslizarse suavemente por el agua, pero en el centro hay una torre alta. En los submarinos más antiguos, la torre estaba repleta de equipos de navegación y de otro tipo y a veces se la conocía como torre de mando (porque, históricamente, contenía controles submarinos).

También se le llama simplemente la torre o la vela, porque en un submarino moderno los controles y el equipo de navegación ocupan más espacio y tienden a estar ubicados en el casco.

Sistemas de navegación

La luz no viaja bien a través del agua, por lo que se oscurece y oscurece a mayor profundidad. ¡La mayoría de las veces, los pilotos de submarinos ni siquiera pueden ver adónde van! Los submarinos tienen periscopios (tubos de visión que pueden ser empujados hacia arriba a través de la torre), pero son útiles sólo cuando los submarinos están en la superficie o justo debajo de ella. Los submarinos navegan utilizando una amplia gama de equipos electrónicos.

Existe la navegación por satélite GPS, para empezar, que utiliza satélites espaciales para indicar al submarino su posición. También está el SONAR, un sistema similar al radar, que envía pulsos de sonido al mar y escucha los ecos que se reflejan en el fondo del mar u otros submarinos cercanos. Otro importante sistema de navegación a bordo de un submarino se conoce como guía inercial. Es una manera de usar giróscopos para llevar un registro de cuán lejos ha viajado el submarino, y en qué dirección, sin referirse a ninguna información externa.

El guiado inercial sólo es preciso durante cierto tiempo (unos 10 días) y ocasionalmente necesita ser corregido utilizando GPS, radar u otros datos.

Sistemas de soporte vital

Un gran submarino militar tiene docenas de personas a bordo. ¿Cómo pueden comer, dormir y respirar, enterrados bajo el mar, en agua helada y fría, durante meses? Un submarino es un ambiente completamente sellado. El motor nuclear proporciona calor y genera electricidad, y la electricidad alimenta todos los sistemas de soporte de vida que los submarinistas necesitan. Produce oxígeno para que la gente respire usando electrólisis para separar químicamente las moléculas de agua (convirtiendo H2O en H2 y O2) y elimina el dióxido de carbono no deseado del aire.

Los submarinos pueden incluso producir su propia agua potable a partir del agua de mar utilizando electricidad para eliminar la sal. La basura se compacta en latas de acero, que son expulsadas por un sistema de esclusas (una salida estanca en el casco) y vertidas en el lecho marino.

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