Proyecto de diseño y construcción de un buque de guerra moderno

Los buques de guerra se construyen para desempeñar misiones difíciles, en condiciones extremas. Por ello, es necesario prever todas las adversidades que pueden sufrir en el futuro. Los proyectos de estos barcos pueden organizarse de diversas formas, dependiendo del tipo de buque que se trate, pero siempre incluyen unas fases generales. La gestión del programa de construcción tendrá vital importancia para que el producto final obtenido cumpla con todas las expectativas creadas inicialmente, y fijadas en las especificaciones del contrato.

Entrevista Cope + Galicia el 25 de abril de 2025 a las 12:30h:

Entrevista RadioVoz viernes 30 mayo de 2025:

Introducción

De por sí, el proyecto de construcción de cualquier buque es un proceso muy complejo, con muchos agentes involucrados en el mismo. En el caso de los barcos militares esta dificultad se agrava, ya que estas naves deberán poseer una gran capacidad de supervivencia, no exigible al resto de buques.
El buque de guerra abarca un conjunto de requisitos, centrados en la búsqueda del éxito y de la eficacia en el combate. Para conseguir tal meta necesitaremos aplicar las diferentes ramas de la ingeniería y la tecnología naval. Deberemos hacer un estudio integral de la estructura del buque: maquinaria, formas, sistemas de armas, etcétera.
El proyecto de un buque militar puede subdividirse en tres partes, siendo cada una de ellas resultado de una fase laboriosa. Se inicia con la fase de viabilidad, cuyo producto es el proyecto conceptual, y continua con la fase de definición, que incluye el proyecto de contrato. La fase final es la de detalle, que se subdivide en el proyecto funcional y en el de construcción. Es muy importante contar con un programa de gestión de riesgos que trate los diferentes conflictos que puedan surgir durante el proyecto de diseño y la construcción.

Fase de viabilidad

El proceso de diseño del buque de guerra se inicia con la fase de viabilidad. Un equipo cohesionado debe tomar una serie de decisiones, hasta dar con el resultado que presente la mejor relación entre las características del buque y su coste. Para ello será necesario conocer de antemano cuáles serán los requisitos operativos que deberá cumplir el buque. Además, deberemos disponer de una base de datos de buques similares contemporáneos, que proporcionen información actualizada sobre las relaciones principales de las dimensiones de los buques: desplazamiento, eslora, manga, puntal, calado, etcétera.
Entre los requisitos exigibles, habrá algunos que serán de obligado cumplimiento y otros que serán optativos, y con diferentes alternativas posibles. También procede definir los datos de mayor relevancia en el proceso de dimensionamiento del buque. Entre ellos cabe destacar la autonomía (millas navegables que podrá realizar el buque sin necesidad de tener que entrar en puerto), la velocidad máxima, la velocidad económica (asociada al requisito de autonomía), la capacidad (tamaño mínimo del buque necesario para poder ubicar el sistema de combate y la dotación), los estándares de habitabilidad, las condiciones de supervivencia y vulnerabilidad, los márgenes de construcción, la identificación de sistemas como los de comunicaciones, armas, munición, o aeronaves, etcétera.
Junto con los requisitos anteriores se deberán definir, en caso de existir, las restricciones al diseño que se vayan a fijar en el proyecto, tales como un calado máximo del buque para acceso a determinados puertos, o limitaciones en manga para el paso por canales.
Esta fase de proyecto conceptual incluye los objetivos establecidos por el Estado Mayor (o el cliente correspondiente), y su principal meta es el estudio de las alternativas existentes, valorando la viabilidad de los objetivos y el cumplimiento del coste pactado. Con los resultados obtenidos se podrán fijar los “objetivos”, que a la postre se convertirán en “requisitos” en las fases posteriores.
El proceso del diseño del buque se inicia con la definición del conjunto de requisitos necesarios y se desarrolla a través de una serie de actividades sometidas a comprobaciones intercaladas en el proceso, que confirmen la validez de la espiral del proyecto a través de los resultados obtenidos hasta ese momento. De esa manera, si se satisface el criterio de comprobación, el proceso continúa hasta la siguiente justificación. Pero si, por el contrario, el resultado de la comprobación no fuera satisfactorio, se procedería a la modificación y actualización de los datos.
Para la determinación del peso del buque, es decir de su desplazamiento, se necesitará la estimación del peso en rosca y del peso muerto. La localización del centro de gravedad también será muy importante para valorar la estabilidad del buque en esta fase del diseño, mediante la estimación de la altura metacéntrica (GM). Finalmente, un programa de predicción de potencia nos permite estimar qué planta de propulsión será necesaria para alcanzar y mantener las velocidades adecuadas, cumpliendo el criterio de la autonomía.

Fase de definición

Los datos de entrada de esta fase los fijan los requisitos del programa y los documentos y planos resultantes de la fase anterior de viabilidad. En ella se desarrolla la solución óptima de proyecto del buque, cumpliendo los requisitos y estándares establecidos por el cliente. En esta fase, los objetivos se plantean con la meta de ser cumplidos en su integridad, por lo que se debe huir de estudios de otras alternativas, a excepción de que el propio desarrollo del programa, y de manera excepcional, así lo exija. No se debe olvidar que el producto característico de esta fase es el proyecto de contrato.
Los resultados obtenidos en esta fase deben permitir la firma de la orden de ejecución (el contrato de construcción) de una manera consistente. Para alcanzar este fin las fases de viabilidad y definición suelen realizarse por un grupo de proyecto de hasta 30 ingenieros, en un periodo de uno o dos años, en el que se elaboran entre 100 y 200 planos y documentos. Se trata de un grupo de carácter multidisciplinar, e iterativo, que permite cubrir tanto las disciplinas típicas de diseño como las diferentes especialidades.
Básicamente la relación de los documentos de la fase de definición coincide con la de la subfase funcional de la fase de detalle (que se verá en el siguiente apartado), con un grado de contenido más limitado, pero tan amplio como lo permita el presupuesto disponible.
En esta fase conviene no extenderse en trabajos que dependan de la estrategia constructiva (EC) del astillero. Si no disponemos de toda la información necesaria, corremos el riesgo de tener que repetir dichos trabajos en el futuro. Es más efectivo concentrar los esfuerzos en los sistemas que presenten alguna novedad técnica y que, por tanto, requieran un plazo más amplio de definición.

Fase de detalle

Esta fase abarca la documentación de contrato que incluye los documentos resultantes de la fase de definición. Su meta es preparar la adquisición de los materiales y equipos del buque. La fase de detalle se subdivide en subfase funcional y subfase de construcción Sus productos característicos son el proyecto funcional y el proyecto de construcción, que en su conjunto constituyen el proyecto de detalle.
La subfase funcional tiene un alto contenido de ingeniería, y sus productos principales son los planos funcionales (esquemas), las especificaciones técnicas de compra (ETC) de los equipos, las estimaciones de material, y los diferentes planes. En esta etapa se establecen los fundamentos de la EC, y los documentos de esta subfase son imprescindibles para el desarrollo de la subfase siguiente.
Esta subfase se organiza alrededor de un grupo de proyecto, que ejecuta la mayor parte de las tareas de ingeniería. Este grupo está liderado por un jefe de ingeniería del proyecto. Está compuesto por ingenieros y técnicos de los diferentes departamentos de ingeniería, así como de otros departamentos tales como compras, ingeniería de producción, calidad, etcétera.
La subfase de construcción tiene por finalidad la elaboración de los planos necesarios para la producción, incluyendo toda la información de detalle necesaria. Estos planos incorporan las listas de materiales necesarias para el aprovisionamiento. Son una herramienta importante para la inspección durante la construcción.
En general, la subfase de construcción se organiza con grupos multidisciplinares para las diferentes zonas en las que se divide el buque. Habitualmente cada uno de estos grupos cuenta con un jefe de zona, que informa directamente al jefe de ingeniería del proyecto e incluye personal de estructuras, tuberías, ventilación, electricidad, etcétera.
La duración de ambas subfases varía dependiendo de la complejidad del buque y del tipo de programa. Aproximadamente en un programa típico de buques de superficie, la subfase funcional puede tener una duración mínima de doce meses, instante en el cual se inicia la subfase de construcción.

Proceso general de dimensionamiento

Los requisitos operativos establecen los datos de entrada para desarrollar el dimensionamiento preliminar. Dentro de estos datos, los de mayor relevancia en este proceso son los siguientes:

• Definición del payload (carga útil): identificación y tipo de sensores, sistema de comunicaciones, armas, munición, aeronaves embarcadas para los buques de combate o tipo y cantidad de cargas a transportar a bordo para los buques auxiliares junto con las ratios de carga, descarga, etcétera.
• Velocidad máxima y condiciones asociadas para alcanzar esa velocidad.
• Velocidad económica asociada al requisito de autonomía.
• Autonomía en millas.
• Alojamientos (máximo número de personas a bordo).
• Estándar de habitabilidad.
• Requisitos de supervivencia (vulnerabilidad y susceptibilidad).
• Pañoles y medios de aprovisionamiento.
• Márgenes de futuro.

Junto con los datos anteriores también se pueden proporcionar restricciones al diseño, tales como:

• Calado máximo limitado por la accesibilidad a algún puerto concreto.
• Altura máxima sobre la flotación en la condición de carga más ligera asociada (por ejemplo, para posibilitar el paso bajo algún puente).
• Limitaciones en manga.
• Número de hélices.
• Tipo de maquinaria propulsora.

Influencia de las firmas en la supervivencia del buque de guerra

Durante el proceso de su diseño, deberemos evaluar la capacidad de supervivencia de un buque de guerra. Hemos de tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Susceptibilidad: la probabilidad de recibir impactos, que dependerá del espectro de energía emitido y/o reflejado.
• Vulnerabilidad: grado de deterioro alcanzado tras un ataque, que dependerá del nivel de compartimentado, tipo de estructura, etcétera.
• Siniestralidad: probabilidad de destrucción después de recibir un impacto.

Los conceptos de susceptibilidad y vulnerabilidad contribuyen de manera directa a la siniestralidad y supervivencia del buque, de modo que la siniestralidad se obtiene del producto resultante de la susceptibilidad por la vulnerabilidad. Para conseguir una baja susceptibilidad o detectabilidad habrá que minimizar la cantidad de energía emitida y/o reflejada por el buque con el fin de reducir su influencia en el entorno, surgiendo de esta forma el concepto de firma.
Las firmas de un buque de guerra son las siguientes:

• Firma radar: relacionada con la energía de tipo electromagnético reflejada por la obra muerta y superestructura del buque.
• Firma acústica: relativa a la energía vibratoria de la maquinaria transmitida desde la obra viva al mar.
• Firma magnética: asociada a los campos magnéticos generados por la estructura del buque.
• Firma infrarroja: correspondiente a la radiación electromagnética emitida en la franja infrarroja del espectro.
• Firma eléctrica: generada por corrientes eléctricas producidas entre elementos metálicos unidos por un electrolito (agua de mar).
• Firma de presión: producida por el efecto Bernouilli del agua fluyendo desde su proa hacia su popa.

Márgenes de diseño

En el diseño de los buques de guerra es necesario considerar márgenes apropiados que cubran las consecuencias de posibles cambios en el diseño, o errores, que puedan aparecer durante el desarrollo del proyecto. Asimismo, se debe disponer de márgenes de futuro crecimiento que puedan absorber las actualizaciones que se puedan producir durante la vida operativa del buque.
Por ello, entre otros, se tienen en cuenta márgenes en: peso, predicción potencia-velocidad, espacios de alojamientos, estimaciones del balance eléctrico, y volumen interno.
En las estimaciones iniciales de pesos se debe añadir el margen de futuro crecimiento que cubra las modificaciones futuras y el incremento natural de peso del buque durante su vida en servicio. Los márgenes en peso deben ser considerados en los cálculos de la estructura del buque y de su estabilidad, comportamiento en la mar, estimaciones de potencia y velocidad, y para el dimensionamiento de los servicios del buque.
Las estimaciones de potencia y velocidad se deducen de los ensayos en canal y generalmente incorporan un seis por ciento de margen en resistencia al avance. Los espacios de alojamientos se suelen calcular reservando un pequeño margen sobre la dotación inicialmente estimada.
Los cálculos de balance eléctrico a menudo incorporan un margen de diseño y un margen de futuro para consumidores específicos. Los cuadros eléctricos suelen incorporar un margen para posibles servicios adicionales.
Los márgenes de diseño y construcción se van consumiendo durante las fases de construcción del buque, pero no se mantienen una vez que el buque es entregado. Los márgenes no consumidos generalmente pasan a formar parte del margen de crecimiento futuro.

Gestión de riesgos del programa de construcción

La gestión de riesgos de un programa es un procedimiento, generalmente muy detallado, para detectar y evaluar los riesgos que puedan ir apareciendo durante la construcción de un buque. En este documento, algunos de los puntos más importantes, serán los siguientes:

• La definición específica de cómo gestionar los riesgos del programa durante todas las fases de este, desde la fase de oferta hasta la contractual.
• La dirección del programa: quien será responsable de la gestión de riesgos, y presidirá las reuniones del panel de riesgos que regularmente se lleven a cabo.
• El desarrollo del proceso, que incluirá actividades clave tales como la planificación de la gestión de riesgos, la identificación de estos, su análisis cualitativo, o la planificación e implementación de respuestas a los riesgos.
• El control y los informes de la gestión de riesgos.
• La categorización de riesgo del programa, estableciendo niveles de complejidad y asignando valoraciones numéricas para determinar la categoría del riesgo.
• La planificación de la gestión de riesgos definiendo cómo, cuándo y quién realizará las actividades de gestión de riesgos. En este apartado se incluirá la elaboración de documentos tales como el plan de preparación de la oferta y el plan de gestión de riesgos.
• La identificación y análisis de riesgos, tanto individuales como generales del programa. Para llevar a cabo esta parte se deben utilizar técnicas basadas en el juicio de expertos y en el análisis de datos para evaluar la probabilidad e impacto de los riesgos.
• La implementación y control de respuestas, ejecutando los planes de respuesta acordados y llevando a cabo el seguimiento de los riesgos identificados.
• Las comunicaciones de la gestión de riesgos estableciendo niveles y frecuencias de estas, incluyendo información al cliente y a los comités de dirección. Los informes comunicados deben reflejar el estado actualizado de los riesgos y el progreso de las acciones de mitigación.

Conclusiones

El diseño de un buque de guerra está muy influenciado por las exigencias de las misiones que deba llevar a cabo, por la capacidad de supervivencia, y por su peso. Su proyecto puede subdividirse en tres partes, durante las cuales habrá que prestar atención especial al control del desplazamiento. El peso es un dato vital en el proyecto del buque de guerra, por lo que este valor va a estar muy presente durante todo el proceso de construcción.

RESUMEN (Artículos de prensa y Revistas)

Para leer artículo resumen publicado en la Voz de Galicia el 14/06/25:

Para leer artículo resumen publicado en el Diario de Ferrol el 26/05/25:

Para leer artículo publicado en la Revista General de Marina en marzo de 2025:

Descarga artículo: Revista general de marina, 288/2, Marzo 2025

¡HASTA DESPUÉS DEL VERANO!