Un submarino puede navegar por la superficie del océano, descender hasta quedar completamente sumergido y volver a salir del agua. Aunque está construido con materiales muy pesados, no se hunde sin control. ¿Cuál es el secreto que le permite cambiar de profundidad tantas veces como necesita?
La respuesta combina una ley de la física conocida desde hace más de dos mil años con un sistema de depósitos que se llenan de agua o de aire. Gracias a esa tecnología, los submarinos pueden explorar el mundo submarino y desplazarse sin permanecer siempre sobre la superficie.
¿Por qué un submarino puede flotar si está hecho de metal?
Al igual que los barcos, los submarinos reciben una fuerza hacia arriba cuando entran en el agua. Esa fuerza se llama empuje y fue explicada por el principio de Arquímedes: un cuerpo sumergido recibe un empuje equivalente al peso del agua que desplaza.
La clave no está solamente en el peso del vehículo, sino también en su volumen y su densidad promedio. Como su estructura contiene espacios llenos de aire, un submarino puede desplazar suficiente agua como para flotar, a pesar de estar fabricado principalmente con metal.
Billiken ya explicó este fenómeno al comparar por qué una moneda se hunde y un barco gigantesco puede permanecer a flote. El submarino utiliza el mismo principio, pero tiene una ventaja adicional: puede modificar su flotabilidad.
¿Cómo se hunde un submarino sin llenar de agua su interior?
Para descender, utiliza depósitos especiales llamados tanques de lastre, situados fuera del espacio donde permanece la tripulación. Cuando navega en la superficie, esos tanques contienen aire y ayudan a mantenerlo a flote.
Al comenzar la inmersión, se abren válvulas que permiten salir al aire y entrar al agua de mar. El vehículo aumenta su masa sin que crezca de manera importante su volumen exterior. Así disminuye su flotabilidad y puede sumergirse.
Esto no significa que el agua invada los camarotes o la sala de control: la tripulación permanece dentro de un casco resistente y hermético, separado de los tanques que se inundan.
¿Cómo se mantiene un submarino a una profundidad determinada?
Una vez sumergido, el objetivo es conseguir la flotabilidad neutra. Esto ocurre cuando el empuje del agua y el peso del submarino se equilibran, de modo que no tiende a subir ni a bajar por sí solo.
Para realizar ajustes pequeños, existen otros depósitos llamados tanques de compensación, que permiten agregar o quitar agua y distribuir el peso entre la parte delantera y la trasera.
También utiliza superficies móviles parecidas a pequeñas alas, conocidas como planos de profundidad. Cuando el submarino avanza, el agua pasa alrededor de ellas y ayuda a orientar el vehículo hacia arriba o hacia abajo. El timón, por su parte, permite cambiar de dirección.
¿Cómo vuelve a la superficie y qué sucede con la presión?
Para recuperar la flotación, se introduce aire comprimido en los tanques de lastre. El aire empuja el agua hacia el exterior y reduce la densidad promedio del submarino. Entonces, el empuje supera su peso y el vehículo asciende hasta la superficie.
Bajo el océano existe otro desafío: cuanto más profundo desciende, mayor es la presión que ejerce el agua sobre su estructura. Por eso los submarinos tienen un casco resistente diseñado para soportar esas fuerzas, aunque cada modelo tiene límites de profundidad.
Los sistemas de control también deben tener en cuenta cambios en la temperatura y la salinidad del agua, porque ambos factores influyen en su densidad y, por lo tanto, en la flotabilidad del submarino.
