TECNOLOGÍA STEALTH EN BUQUES DE GUERRA

17/03/2021 Por Kevin Daniel Mija Samanez

La tecnología Stealth en el área militar, es el uso de distintas técnicas que evitan ser detectados por radares de otros buques, aeronaves, submarinos, etc.

Este artículo tratara de promover la investigación más afondo, del uso de este tipo de tecnología en buques, iniciando con la definición de algunos términos, como ha sido el avance de la Tecnología Steath en distintos países, así como también, dar a conocer que son las firmas que se presentan en una embarcación y cómo lograr disminuir la detectabilidad de las mismas

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Buques de guerra: diseñados y fabricados para desenvolverse en un enfrentamiento bélico. Cuentan con armamentos y su estructura está reforzada para tolerar un ataque para apoyar a la Armada de un país.

Stealth: camuflaje, secreto, sigilosidad, silencio, disimulo, cautela.

Tecnología Stealth: se basa en las diferentes estrategias utilizadas para el camuflaje, la cautela y la sigilosidad, mediante dispositivos que ayuden a desviar las firmas que posee una embarcación, y materiales que contribuyan con el campo visual.

Radar: “Detección y localización por radio”. Se trata de un sistema que, a través de radiaciones electromagnéticas, permite detectar la localización o la velocidad de un objeto.

RCS: la Sección Equivalente de Radar o Corte Transversal de Radar, CTR o RCS por sus siglas en inglés (Radar Cross-Section), es una medida de cuán detectable es un objeto mediante un radar. Es una imagen única que se recibe al chocar los rayos del radar contra el objeto y está influenciada por la forma y constitución de dicho objeto.

Firma: Se conoce como firmas al espectro de energía emitida o reflejada por un buque, así como también, a los campos físicos de modo que estos puedan modificar ciertos parámetros físicos de su entorno como, por ejemplo, la presión del agua, el campo magnético, entre otros.

TECNOLOGÍA STEALTH

Debido al desarrollo tecnológico del último siglo son muchos los avances que hemos obtenido en diversas áreas, una de ellas, en el ámbito de la ingeniería naval es la creación de técnicas y equipos que aumentan la cautela y el camuflaje de buques de guerra, conocida como Tecnología Stealth, el cual describe las diferentes formas de camuflaje visual, electrónico, electro-óptico y acústico.

A nivel mundial, cada vez más países implementan esta tecnologías en buques, también llamados buques furtivos, es por eso, que en los últimos años han surgido varios proyectos de buques que de una u otra forma buscan no ser detectados por los radares de aviones, buques o puertos enemigos.

Entre estos países tenemos a Suecia, que tiene años operando corbetas diseñadas para no ser detectadas por los radares, reduciendo al máximo su Corte Trasversal de Radar (RCS). Por ejemplo, las 5 corbetas del proyecto Visby construidas por la empresa sueca Kockums, que fueron creadas para llevar a cabo misiones de patrullaje y de combate con un riesgo mínimo de ser detectadas.

Corte transversal de la estructura del buque mostrando los ángulos inclinación y la incidencia y reflexión de ondas electromagnéticas

La serie del proyecto Visby fue botado en el 2000, pero estos entraron en servicio de la Armada de Suecia durante el año 2005; siendo el primer buque de guerra del mundo que reúne todas las características de la Tecnología Stealth. Según Juan A. Oliveira, en su publicación de las corbetas invisibles de la clase Visby, menciona:

“Todo en las Visby está pensado para la reducción de su firma al radar. Desde el diseño de los buques, pasando por el material con el que están construidos, hasta la pintura de su exterior, todo se dirige a minimizar las firmas óptica e infrarroja, acústica e hidroacústica, la firma magnética o la firma radar”.

Corbeta Visby

Así también, Francia cuenta con 5 fragatas stealth multipropósito de Clase La Fayette de la Marine Nationale, diseñadas y construidas por DCN International: La Fayette-F710, Surcouf-F711, Courbet-F712, Aconit-F713 y Guépratte-F714.

Fragata Clase Fayette – Guépratte F714

El casco de estas corbetas, están diseñadas con una configuración de líneas rectas inclinadas, esta configuración de diseño y construcción evita que sean detectadas por los radares, el sonar u otros numerosos métodos que pueda implementar el enemigo, aumentando así su carácter furtivo, a excepción de su cañón de 100mm, el resto de las unidades en cuando a su casco y superestructura son líneas rectas.

Por otro lado, Estados Unidos con el destructor norteamericano USS Arthur W Radford que se usó como prueba para un mástil que oculta a la firma radar los equipamientos electrónicos, a su vez, los protege de las inclemencias meteorológicas (AEM/S Advanced Enclosed Mast/Sensor), además de tener flotas que usan cortinas de aguas adaptables para desviar las ondas del radar.

USS Arthur W Radford

A nivel de Latinoamérica, la Armada de Venezuela ha firmado un convenio en el año 2005 con los Astilleros Navantia de España para el diseño y construcción de cuatro Buques de Vigilancia Litoral (BVL) de última generación con el empleo de algunos componentes de la tecnología Stealth, sin embargo, a pesar de todos los esfuerzos realizados para ir a la par con la tecnología de otros países, Venezuela da pasos pequeños en avances en el área naval.

Buques de Vigilancia Litoral de Venezuela – Naiguatá

Por otra parte, la Armada de México en el 2019 incluye uno de los buques de guerra considerado uno de las más poderoso de Latinoamérica; la patrulla oceánica de largo alcance ARM REFORMADOR 101, pero todos estos buques que manejan este tipo de tecnología nos genera una inquietud.

ARM Reformador 101 – México

¿ESTOS BUQUES DE GUERRA SON TOTALMENTE INDETECTABLES O INVISIBLES?

Una respuesta contundente es un No, hasta la presente fecha, no se tiene información de si existen unidades que sean 100% indetectables a buques enemigos, así como se ha llevado un gran avance en el desarrollo de tecnología furtiva, de igual manera, ha ido creciendo la tecnología para la detección de estos mismos, el cual podrá ser otro tema para un nuevo artículo que se base en los equipos de detección de buques.

De esta forma, podemos indicar que el uso de equipos y técnicas de diseño en base a la tecnología stealth, pueden disminuir el rango de tiempo de detección por parte de los buques adversos. Recordemos que, el arte de la guerra para resguardar la seguridad marítima se basa en el engaño, en aparentar incapacidad y ser lo más sigilosos posibles.

PRINCIPALES FIRMAS DE UN BUQUE

Se conoce como firmas al espectro de energía emitida o reflejada por un buque, así como también, a los campos físicos de modo que estos puedan modificar ciertos parámetros físicos de su entorno como, por ejemplo, la presión del agua, el campo magnético, entre otros, que son característicos de cada unidad, por eso se mencionan los diferentes tipos de firmas que existen a continuación:

  • Firma Acústica: comprende a la energía vibratoria transmitida al agua.
  • Firma Magnética: esta es asociada con los campos magnéticos originados por el buque.
  • Firma Radar: relacionada con la energía electromagnética refleja por el buque.
  • Firma Infrarroja: asociada con la radiación electromagnética emitida en la franja infrarroja del espectro, de un cierto buque.

De este modo, cuantificando y analizando adecuadamente cada uno de los parámetros que determinan una o más firmas de un buque, no solo permite que sea detectado, sino que es posible su identificación.

De esta manera, podemos concluir que todo buque puede producir perturbaciones, cambios o modificaciones en el mundo físico que los rodea; estos cambios son propagados a través del espacio en forma de ondas, igualmente, pueden emitir radiación infrarroja debido a cualquier calentamiento exterior o interior que presente como, por ejemplo, los forros exteriores pueden absorber y reflejar la luz natural y otras radiaciones electromagnéticas, en diferentes proporciones.

Así mismo, el ruido y/o vibraciones que se generen dentro o fuera de la embarcación, pueden enviar ondas a través del aire o agua. De manera general, todas esas perturbaciones son características de los buques y permiten que un observador pueda identificarlos fácilmente si cuenta con los equipos que estudien estas modificaciones físicas o adsorban las energías que este puede trasmitir.

MEDIDAS PARA LA REDUCIR LAS FIRMAS EN LOS BUQUES DE GUERRA

Buque de guerra de EE.UU

Disminución de la firma Acústica

La detección acústica por sensores instalados en submarinos y en buques es posible incluso a distancias considerables (por encima de los 10 Km), a causa de las fuentes de ruido estructurales como vibraciones producidas por componentes internos a bordo, el sistema propulsor (motor principal, reductores, hélice etc), equipos auxiliares y otros sistemas (servomotor, estabilizadores de aletas, compresores de aire, plantas de agua refrigerada, etc).

Así como también, se presentan fuentes de ruidos hidrodinámicos que se pueden manifestar por el contacto directo del casco con el agua, la velocidad de giro de los ejes, el número de palas de las hélices, turbulencias, cavitación, fuentes de ruido metodológicos, como el nivel de ruido aportado por la lluvia en función del impacto de las gotas al contacto con una superficie.

De todo lo mencionado anteriormente, se puede determinar algunos criterios básicos que pueden contribuir a hacer un buque presente menor detectabilidad acústica:

  • Elección de los componentes del sistema de propulsión como motores y trasmisiones con bajos niveles de ruido, que puedan estar por debajo de los niveles de firma acústica, requeridos para proyectos de buques de guerra.
  • Seleccionar una ubicación adecuada para los equipos propulsores y generadores.
  • Implementar aislamientos acústicos en sala de máquinas y ubicaciones estratégicas donde se puedan presentar ruidos por encima de los límites establecidos para la detección de la firma acústica.
  • Utilizar uniones y conexiones flexibles implementadas en el sistema propulsor para la disipación de las vibraciones que esta puede presentar.
  • Realizar análisis y nuevos diseños para áreas de la carena y apéndices que puedan reducir los ruidos hidrodinámicos.
  • Así mismo, analizar nuevos diseños de hélices que permitan minimizar el fenómeno de la cavitación.

Disminución de la firma Magnética

La firma magnética de un buque está comprendida por la intensidad del campo magnético originado por el barco en un plano horizontal situado bajo la superficie del agua. Generalmente, se toma como un punto de referencia un plano a una profundidad igual a la manga de la embarcación, para realizar estudios del campo magnético que genera. 

Por otra parte, podemos decir que existen materiales, que al ser sometidos a la acción de un campo magnético, se transforman en imanes y esta propiedad permanece cuando desaparece el campo exterior (magnetismo permanente).

Sin embargo, hay materiales que son capaces de modificar un campo magnético exterior, es decir, estos se pueden comportan como imanes, pero l desaparecer el campo magnético, se desaparece su acción magnética, a este tipo de campo se le llama magnetismo inducido. Estas son dos propiedades que constituyen a los campos ferromagnéticos que se producen por el simple hecho de la presencia del buque.

Los buques construidos de materiales en acero poseen estas dos propiedades, así mismo, podemos acotar que un barco puede producir campos dispersos, los cuales se originan por el funcionamiento de las máquinas eléctricas a bordo, así como también, campos debidos a corrientes determinadas como corrientes de remolinos o corrientes de Foucault.

En resumen, podemos indicar que los campos dispersos se presentan por el funcionamiento de equipos eléctricos a bordo y debido a corrientes de Foucault, que se generan sólo por los movimientos de la embarcación. Para la disminución de estas firmas podemos mencionar las siguientes medidas:

Para Campos ferromagnéticos

  • Implementación de materiales con baja permeabilidad magnética.
  • Utilizar equipos con formas no alargadas para reducir la polarización.
  • Instalación de bobinas de compensación específica en los equipos principales fabricados con materiales magnéticos.
  • Construcción del buque con materiales magnéticos.
  • Para el magnetismo inducido, se debe implementar un sistema de actuación continua y automática a bordo

Para Campos dispersos

  • Desarrollar un diseño adecuado del bobinado de los equipos eléctricos.
  • Evitar utilizar equipos de corriente continua a bordo.

Para Campos debidos a corrientes de foucaullt

  • Usar materiales de alta resistividad eléctrica.
  • Reducir las áreas abarcadas por planchas, tuberías. Conductos, marcos de puertas, entre otras, que sean fabricados con materiales conductores, aunque sean magnéticos y cortar las espiras que estos elementos puedan formar.

Disminución de la firma Radar

Los radares son los equipos más utilizados por los buques, no necesariamente buques de guerra, ya que son elementos de gran utilidad para determinar la presencia de objetos durante la navegación.

El sensor de un radar emite un pulso de energía electromagnética y detecta la presencia de un objetivo por la energía que éste objeto refleja en la dirección donde se encuentra el sensor del radar. De esta forma, siguiendo lo que argumenta la Ley de la Reflexión, Un rayo incidente sobre una superficie reflectante, será reflejado con un ángulo igual al ángulo de incidencia. Ambos ángulos se miden con respecto a la normal a la superficie; Principio De Fermat.

Basándonos en esta ley, podemos decir que la energía no regresaría al radar excepto que se presente una incidencia normal, es decir, perpendicular a la superficie del objeto y el sensor del radar.

Esta energía que impacta contra el objetivo puede ser disipada si, la reflexión de una parte o de toda la energía incidente, la absorción de una parte o de toda la energía incidente y la refracción que comprende dejar pasar toda o parte de la energía incidente con el mismo o diferente ángulo de incidencia del frente de onda.

Por consiguiente, podemos mencionar un listado de materiales y estrategias que pueden minimizar la firma radar como son las siguientes:

  • Evitar materiales para la construcción del buque que se comporten como conductores de ondas.
  • Evitar materiales que reflejen la radiación incidente sin perdidas.
  • Desarrollar diseños constructivos de casco y superestructura de manera que la superficie juegue a favor del navío, en cuando a la reflexión de las ondas radares.
  • Emplear materiales absorbentes de energía radar como: paneles absorbentes, laminas absorbente radar, uso de losas adsorbentes, material en spray absorbente, que puede ser aplicado en zonas de difícil acceso y espumas ligeras que se utilizan en áreas donde se presente una salida a las ondas radar.
  • Uso de películas reflectoras radar en los cristales de las ventanas, el cual puede ser empleado en el puente de mando de la unidad.

Disminución de la firma Infrarroja

Todos los objetos emiten o presenta una temperatura, cuando esta temperatura se encuentra por encima de los cero grados Kelvin, se emite energía térmica.

Cuando emitimos energía térmica cualquier elemento u objeto es considerado como una fuente de energía detectable a sensores infrarrojos. Mientras más caliente se encuentre el objeto, será mayor la energía emitida y más corta será la longitud de onda requerida por la señal emitida para su detección.

Teniendo en cuenta, la siguiente información podemos determinar que los buques, presentan diferentes fuentes de energía térmica como se menciona a continuación:

  • El casco, la superestructura y elementos sobre cubierta, que pueden ser calentados por el sol.
  • Equipos de maquinaria y propulsión, como motores y generadores.
  • Conductos de escape de gases calientes.
  • Elementos de iluminación.

De acuerdo a estas fuentes de calor podemos basarnos para determinar las siguientes medidas que puedan disminuir la firma infrarroja en el buque como:

  • Adecuación de aislamiento térmico en sala de máquinas. En cascos para buques de guerra es recomendable, utilizar aislamiento térmico en el mayor espacio del casco y superestructura posible.
  • Eliminación del contacto de los gases de escape sobre la superficie de la estructura.
  • Implementar sistemas de refrigeración en áreas o elementos de altas temperaturas, así como también, la refrigeración de los ductos de gases de escape.
  • Diseñar adecuaciones para la ventilación de la embarcación. 
  • Realización de estimaciones de fuentes de calor previas para el estudio de la erradicación de dichas fuentes.

CONCLUSIONES

Finalmente, podemos decir que la tecnología stealth son métodos empleados en los buques de guerra para el sigilo y camuflaje de la misma unidad, para ello, se requiere una serie de estudios y análisis los cuales determinen las firmas que se presentan en el buque. Una vez determinadas las consecuencias de las firmas acústica, magnética, radar e infrarroja, se pueden plantear las soluciones para minimizar las mismas.

Cabe destacar, que el desarrollo tecnológico del último siglo ha sido muy grande, por lo cual, se hace necesario mantenerse a la vanguardia con los últimos equipos desarrollados tanto para la detección de naves, como equipos y materiales para el ocultamiento del mismo.

Autor: Arianny Mesias


Fuentes:

  • M Olmo. Ley de la Reflexión. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/
  • Oliveira A.(2016). Las corbetas invisibles de la clase Visby. vadebarcos.net
  • Saab Kockums – Visby Class Stealth Corvette. Youtube – arronlee33 Canal militar.
  • IPINVEN (2014). Tecnología STEALTH: algunos aspectos básicos en relación a la sección recta de radar (RCS). ipinven.wordpress.com
  • Landa M. TECNOLOGIA ANTI-RADAR. citen.edu.pe