El Snorkel

El Snorkel es un dispositivo que permite navegar en inmersión por cuanto posibilita la alimentación de aire para los motores diesel y para que los tripulantes puedan respirar, así como para poder expulsar los gases de la combustión (monóxido de carbono) de los motores diesel y de los residuos debidos a la respiración de los tripulantes (anhídrido carbónico).

Un poco de historia

Ya al comienzo de la navegación submarina, los constructores e inventores de submarinos se preocuparon del problema que suponía la ventilación interior en un submarino mientras iba sumergido. En los primeros sumergibles que navegaban cerca de la superficie, el problema se solventaba colocando un tubo de modo que sobresaliera por encima de la superficie del agua, dicho tubo servía para que los tripulantes pudieran respirar. Como ejemplo tenemos al Huntley, construido a partir de una caldera y que tenía un tubo que sobresalía entre 1 y 2 metros.

Con la construcción de los submarinos dotados de motor o de máquina de vapor se hizo imprescindible tener un medio de alimentación de aire y de salida de gases y humos a la atmósfera ya que en sus inicios los submarinos aún no funcionaban con motores eléctricos, los que comenzaron a ser usados por los ingleses en 1885 con el submarino Porpoise.

El primer "snorkel" fue instalado en el Argonaut. Construido en 1894 por el estadounidense Lake consistía en un tubo para la aspiración de aire para la alimentación de un motor de gasolina.

El primer accidente de un submarino con una instalación "snorkel" lo tuvo un submarino japonés en 1911 y se supone que dicha instalación fue la causa del hundimiento.

Ya antes de la guerra los holandeses, por iniciativa de Wichers, montaron verdaderos dispositivos snorkel en sus submarinos constituidos por pequeños tubos retráctiles y ya una vez iniciadas las hostilidades en la segunda guerra mundial algunos de dichos submarinos fueron a parar a manos de ambos contendientes (ingleses y alemanes) quienes desmontaron y estudiaron el dispositivo pero sin ver la necesidad de usar el invento.

La primera instalación de prueba por parte de los alemanes se produce en el año 1943 sobre un "submarino" Tipo II de 250 toneladas. Se colocó en el lugar que debería ocupar el periscopio de observación (los submarinos suelen llevar dos periscopios uno de observación y otro más pequeño de ataque) un tubo de aspiración con una válvula de cabeza de doble asiento de flotador y una válvula de cierre rápido a pie del tubo. El tubo podía ser izado o arriado con el motor del periscopio sustituido. La descarga de gases se hacía a través de un tubo también telescópico acoplado al tubo de aspiración.

Una vez que se comprobó el satisfactorio funcionamiento del sistema se procedió a su instalación en los submarinos del tipo VII y IX. Por razones de espacio eran plegables y se abatían sobre cubierta hacia proa, siendo a partir de los tipos XXI y XXIII cuando se comenzaron a instalar snorkel retráctiles.

Snorkel de cierre con flotador

Tecnología y funcionamiento

En sus inicios las válvulas Snorkel eran de flotador (ver figura 1) consistía en una bola hueca y hermética (1) que al elevarse el nivel del agua por efecto de las olas (flecha roja) se elevaba empujando al brazo (2) y pivotaba sobre un pasador fijado al brazo por medio de la orejeta (3) empujando la válvula (4) hacia el asiento (5) y cerrando el paso de aire y agua hacia el interior del submarino por el tronco de aspiración (6). En lo referente a los gases de exhaustación salían libremente y por un tubo independiente aunque tenían unas válvulas de charnela para evitar el paso del agua a las cámaras de combustión en caso de algún fallo. Cuando por causa del oleaje la válvula de cabeza del Snorkel se cierra, los motores diesel aspiran el aire del interior del buque funcionando del mismo modo que lo hacen en superficie y cuando la válvula se abre de nuevo, el aire continua entrando normalmente. Los motores funcionan normalmente porque el tiempo en que la válvula permanece cerrada no pasa por lo general de entre 0 y 2 minutos y el único efecto que hay es una bajada de presión del aire dentro del submarino, quedando nuevamente restablecida de un modo paulatino con la apertura de la válvula.

Tal y como comentamos en sus comienzos dicha válvula se accionaba por medio de un flotador, para posteriormente ser accionada de un modo eléctrico, neumático o ambos combinados.

El snorkel con válvula de flotador tenía una serie de fallos debidos principalmente a lo delicado del sistema de mecanismo, el cual se deterioraba y fallaba cuando navegaba por aguas frías debido al efecto de congelación de sus piezas.

Hacia finales de 1944 y comienzos del 45, también en submarinos Tipo II se colocaron Snorkel retráctiles o telescópicos que además llevaban las válvulas de cabeza accionadas de modo electro neumático y que funcionaban de un modo correcto y fiable, (ver figura 2) sistema que fue aplicándose a otros tipos de submarinos.

Figura 2 Imagen ampliable

Problemas comúnmente planteados por el snorkel y soluciones de emergencia

En principio y mientras el submarino navega con snorkel tiene ciertas limitaciones como son el no poder navegar más profundo que la cota periscópica, es más fácil que sea detectado y se encuentra en cuanto a flotabilidad más expuesto y todo ello por navegar cerca de la superficie. Los problemas técnicos a los que un submarino se veía expuesto por causa del snorkel eran: a) Inundación de agua por el fallo de la válvula de cabeza; esto ocurre cuando el submarino toma profundidad por causa del manejo impreciso de los timones de profundidad o cuando la válvula es rebasada por alguna ola. Si la válvula funciona bien la cantidad de agua embarcada es poca y no constituye mayor problema, sobre todo en los snorkel accionados de modo electro neumático ya que la respuesta con ese dispositivo es inmediata, no ocurriendo lo mismo en algunos casos en los que el cierre es por medio de flotador. b) Muy baja presión dentro del submarino debida a un cierre demasiado prolongado de la válvula de cabeza. Esta circunstancia produce cambios bruscos en la presión dentro del submarino de hasta 200 milibares que afectan fisiológicamente a la tripulación por lo que cada tripulante debe de pasar un reconocimiento específico que compruebe su preparación física para trabajar en estas condiciones. c) Demasiada contrapresión por exceso de inmersión; puede ocurrir en este caso que los motores diesel se detengan por sobrecarga y que entre agua por la tubería de exhaustación la consiguiente presión empuja los gases de escape a través de los colectores de admisión llenando al submarino de gases de descarga de los motores con el consiguiente riesgo de intoxicación para la tripulación. En cualquiera de los casos arriba indicados la primera medida es cerrar todas las válvulas del snorkel (admisión de aire y descarga de gases de escape) y parar los motores. Para gobernar el submarino de un modo bastante preciso, a cota periscópica y con snorkel se dispone de un nivel de precisión llamado tubo Papenberg que consiste en dos tubos, uno marca la profundidad y otro la inclinación (ver figura 3).

Figura 3 Tubos Papenberg

El tubo Papenberg funciona mientras el submarino no desciende por debajo de dicha cota periscópica, a partir del cual la profundidad se mide con los profundímetros de tubo flexible, que consisten en un manómetro dentro del cual va un tubo con forma de arco que al recibir en su interior la presión a una determinada profundidad se deforma estirándose y moviendo un engranaje que hace girar una aguja.

Funcionamiento del snorkel

La figura 2 es el esquema de una instalación snorkel, veamos como funciona.

En un snorkel hay dos tubos, uno de escape o exhaustación y otro de aspiración o entrada de aire

Tubo de exhaustación o escape

El circuito de exhaustación o escape, tiene por finalidad expulsar los gases generados por los motores diesel, su funcionamiento es como sigue:

Cuando el submarino navega en superficie los gases de escape salen a través de las válvulas de charnela (2), (2a) y del silenciador de escape (1); la válvula (3) permanece cerrada.

Cuando el submarino se sumerge se abre la válvula (3) y los gases de escape salen a través del silenciador (22) y el tubo (23), el agua no puede entrar por la válvula (2a) en inmersión porque al estar el submarino sumergido la misma presión del agua la mantiene cerrada. Si por cualquier circunstancia el tubo superior queda ligeramente sumergido la contrapresión de los gases de escape no permite que el agua entre dentro del tubo, en cualquier caso si la cantidad de agua y la presión de la misma es superior a la de los gases, las válvulas (2) se cierran y no permiten la entrada de agua ni la salida de los mismos en cuyo caso si no se solventa el problema se deben parar los motores para evitar que los gases de escape se extiendan dentro del submarino afectando a la tripulación.

Tubo de aspiración

El tubo de aspiración tiene para su funcionamiento un circuito eléctrico y otro neumático. El funcionamiento es como sigue:

Mientras el submarino tiene los electrodos (18) fuera del agua la válvula (20) permanece abierta. Si por cualquier circunstancia, (error del hombre que maneja los timones de profundidad o una ola) los contactos se sumergen se ponen en marcha automáticamente una serie de mecanismos:

Dado que el agua es conductora de la electricidad, los contactos (18) cierran el circuito que alimenta el relé (12) que a su vez cierra un circuito que también alimenta la bobina (9) de la válvula (8) dicha válvula se abre y activa la válvula neumática (19) que cierra la válvula de cabeza (20) y por consiguiente evita la entrada de aire o agua al interior del submarino mientras los electrodos permanezcan sumergidos.

Cuando los electrodos (18) vuelven a salir del agua el circuito eléctrico se interrumpe, el relé (12) se desactiva y la electroválvula (8) se cierra por lo tanto la alimentación de aire a la válvula neumática (19) se interrumpe y por la tracción del resorte (21) la válvula de cabeza (20) se abre de nuevo y vuelve a entrar aire dentro del submarino.

Si por cualquier circunstancia el agua entrara dentro del submarino se cerrarían las válvulas (10) y (10 a) esta de cierre rápido.

Tubos Papenberg

Los tubos Papenberg son dos, uno sirve para visualizar de un modo preciso si el submarino está nivelado mientras se navega a profundidad periscópica y el otro para comprobar también de un modo muy preciso si la profundidad a la que se navega es la ordenada por el comandante,

En el dibujo marcado como figura 3 vemos un diagrama o esquema de ambos tubos.

El funcionamiento de cada tubo es como sigue:

El tubo de la derecha es el que marca los grados de inclinación longitudinal y comunica por medio de los conductos (1) con un pequeño tanque que contiene agua más o menos hasta su mitad. Cuando el submarino se inclina hacia popa el agua que se ve a través del tubo de cristal baja su nivel, si ocurre lo contrario el nivel sube. Las variaciones son comprobadas por medio de la escala graduada en grados (2) y de ese modo el hombre que maneja los timones de profundidad corrige la inclinación.

Por sí solo el tubo que marca la inclinación no es suficiente, pues además el timonel debe comprobar la profundidad, pues una sucesión de inclinaciones pueden dar como resultado que el submarino baje o suba quedando al final a una profundidad inadecuada para el uso de snorkel y periscopio.

Para controlar la profundidad hay un segundo tubo, (a la izquierda en el dibujo) con una escala graduada (4) en metros en su parte derecha y un corte transversal de un submarino en la parte izquierda, donde vemos el perfil de torreta (7) de periscopio (8) y de snorkel (9) también marcado con una escala graduada para visualizar mejor la profundidad a la que se encuentra el submarino en cada momento. La flecha (3) sirve para ajustar el valor teórico al cual se quiere que esté el submarino.

La marca (5) es el acoplamiento al cual se rosca la válvula de entrada de agua del exterior y la (6) es para roscar la válvula de desagüe del tubo.

Bibliografia:

Diccionario enciclopédico Espasa

Diccionario enciclopédico Durvan

Enciclopedia Salvat de "El mar"

Submarinos y vehículos sumergibles. Ediciones Libsa

Construcción de submarinos. Editorial San Martín

Un submarino por dentro: el U-995 http://www.de1939a1945.bravepages.com/tecnicos/021u995.htm

Mediavilla
imhotep12@msn.com
Diciembre 2005

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