Un barco real y otro virtual: dentro de la fragata F-110, el primer buque militar español con una réplica digital

La Armada Española recibirá la primera unidad de la nueva fragata F-110 en 2027. A partir de ese momento las entregas se sucederán a razón de una al año hasta completar la puesta a punto de las cinco unidades que han sido proyectadas. Construirlas costará 4318 millones de euros, y, según Navantia, que es la empresa pública que las está desarrollando, este buque contribuirá significativamente a la modernización de la Armada.

Lo que nos ha llamado la atención y ha provocado que le dediquemos este artículo es que esta fragata según sus diseñadores será uno de los buques más avanzados desde un punto de vista tecnológico disponibles actualmente en el mundo. De hecho, Navantia lo define como un buque inteligente que ha sido diseñado dentro de un ecosistema digital que ha permitido optimizar su diseño, y ocurrirá lo mismo durante su construcción, operación y mantenimiento.

Otro dato interesante más para abrir boca: la fragata F-110 será el primer buque de la Armada que cuente con un ‘gemelo digital’. Esta innovación persigue recrear una réplica virtual del buque que pueda alimentarse en tiempo real con la información que recoge una red de sensores distribuidos por toda la fragata.

La persona con la que hemos hablado para indagar en la tecnología del buque más avanzado que tendrá la Armada Española es Rafael Seijo, ingeniero naval y oceánico que forma parte de las filas de Navantia desde hace más de 20 años. Durante este tiempo ha ocupado cargos de responsabilidad en varios proyectos, y actualmente ejerce como director técnico del programa F-110. Como estamos a punto de comprobar, conoce la nueva fragata al dedillo, así que nadie mejor que él para contarnos qué es lo que la hace diferente.

Las fragatas son una herramienta indispensable en la política exterior

Antes de indagar en las peculiaridades del buque F-110 nos interesa conocer con cierta precisión qué es una fragata, para qué se utiliza y cuáles son sus capacidades. Rafael nos lo explica de una forma muy didáctica: «Son buques de guerra diseñados para alcanzar los objetivos tanto tácticos como estratégicos de la defensa de cualquier nación en el siglo XXI. Sus capacidades antisuperficie, antisubmarinas, y, especialmente, antiaéreas, hacen de este buque la plataforma fundamental para garantizar la defensa y el control de todas las zonas bajo la soberanía de un país».

Aunque, como acabamos de ver, una fragata es un buque escolta, el experto con el que hemos hablado nos precisó que no participan únicamente en operaciones en las que se está desarrollando un conflicto bélico; también intervienen en misiones de paz y humanitarias, así como en el cumplimiento de las resoluciones de la ONU. Además, en lo que se refiere a sus capacidades Rafael destaca la variedad de escenarios en los que pueden intervenir:

«Sus elevadas capacidades y la flexibilidad para operar tanto en zonas de litoral como en alta mar permiten que pueda actuar como buque de mando y control en operaciones con flotas aliadas, proporcionando la cobertura necesaria». Navantia tiene mucha experiencia en el diseño y la fabricación de estos buques. De hecho, la fragata F-100, que es la precursora de la F-110, no está siendo utilizada solo por la Armada Española; la Marina noruega y la Marina australiana también mantienen en activo buques similares diseñados por Navantia.

No obstante, esta empresa española no fabrica únicamente fragatas ni su cartera de clientes contabiliza solo las marinas de Noruega y Australia. También produce portaaeronaves, como el Príncipe de Asturias, que fue el buque insignia de la Armada hasta su baja en 2013, o el Chakri Naruebet tailandés, que está basado en el portaaeronaves español; buques anfibios de tipo LPD, como el Galicia o el Castilla; o de tipo LHD, como el Juan Carlos I; buques logísticos, como el Cantabria; corbetas, como las KSA (la primera unidad se ha entregado hace poco a la Real Marina saudí y hay otras cuatro en construcción); patrulleros, como los de la familia Avante; submarinos, como el S-81 que se está construyendo actualmente en el astillero de Cartagena y cuya primera unidad ha realizado recientemente su primera navegación; y, por último, embarcaciones de menor porte, como las lanchas de desembarco anfibio LCM-1E.

En este punto de la conversación no dejamos escapar la oportunidad de preguntar a Rafael cuál es el perfil de los técnicos involucrados en el diseño de todos estos buques: «En el desarrollo de la ingeniería de un proyecto de esta envergadura participan técnicos con multitud de perfiles; desde personal con titulaciones de formación profesional hasta titulados superiores, principalmente en ingeniería naval o industrial, aunque también de otras ingenierías y titulaciones relacionadas con las nuevas tecnologías. Hay que tener en cuenta que es importante asegurar la transferencia del conocimiento entre el personal que participa en proyectos de tan largo recorrido como son los proyectos navales militares».

La fragata F-110 es la primera que cuenta con una réplica virtual

Esta es, según Navantia, su mayor apuesta en materia de innovación tecnológica aplicada a la industria naval. Rafael nos explica con detalle qué es un gemelo digital y por qué es un ingrediente tan importante dentro de la receta que está permitiendo a los ingenieros de esta empresa poner a punto la fragata F-110:

«Un gemelo digital es un entorno de software que ha sido desplegado sobre una serie de plataformas digitales utilizando la maqueta digital como base en la representación virtual del buque. Recoge datos en tiempo real desde los sensores de los equipos de interés, y junto a otra información adicional nos ayuda a entender, predecir y mejorar el alistamiento para la misión usando modelos avanzados e inteligencia artificial».

Durante nuestra conversación este experto nos aseguró que esta innovación permitirá tanto a la Armada como a Navantia incrementar su productividad y su eficacia. Lo más interesante es que la columna vertebral de este modelo es el empleo automatizado del conocimiento, la información y los datos que la organización produce o recibe. Suena bien. Otro dato relevante: Navantia desarrollará un gemelo digital para cada uno de los buques de la serie F-110, y toda la información administrada por cada uno de ellos se actualizará en tiempo real.

Lo que acaba de explicarnos Rafael refleja con claridad lo importante que son la inteligencia artificial y los datos a gran escala, o big data, en las fases de diseño y operación de este buque. De hecho, «la analítica de datos es necesaria para consolidar la información desde múltiples fuentes con el fin de estructurarla y normalizarla para su almacenamiento o tratamiento. Esta capacidad de análisis en el gemelo digital de la F-110 asistirá en el procesamiento de esa ingente cantidad de información disponible en el buque».

«La analítica de datos es especialmente relevante allí donde no se dispone de modelos de comportamiento debido a que permite apoyar a los operadores gracias a su capacidad de predecir el comportamiento de los sistemas, así como de presentar la información de una forma eficiente. También permite el refinamiento de los modelos de comportamiento durante el ciclo de vida del gemelo digital de la F-110, y es crucial para asistir al mando en la toma de decisiones a través del desarrollo de modelos de aprendizaje en base a los datos y mediante métodos analíticos», apunta Seijo.

No obstante, la inteligencia artificial no intervendrá únicamente en las fases de diseño y operación de la fragata F-110; también es un recurso valioso durante la fabricación de este buque, como nos explica Rafael:

«Asimismo podrá dar soporte a los procesos de fabricación con el propósito de prevenir, predecir y prescribir mantenimientos y actuaciones sobre los equipos y procesos productivos. También se puede utilizar para la optimización de procesos. Con estas técnicas se pueden detectar errores potenciales y evaluar la calidad de las soldaduras o los montajes».

Como acabamos de ver, el gemelo digital es una de las innovaciones más importantes introducidas por Navantia en la fragata F-110, pero no es en absoluto la única. Durante nuestra conversación Rafael también destacó la incorporación de un espacio multimisión que permitirá la estiba y el manejo de los módulos de misión. De esta forma el equipo que lidera conseguirá potenciar las capacidades del buque en todos los segmentos de guerra, y también lo dotará de una importante flexibilidad:

«Será posible integrar en un único espacio un segundo helicóptero, unidades no tripuladas de superficie (USV), aéreas (UAV) o submarinas (UUV), unidades embarcadas orgánicas (RHIB), contenedores especializados para la misión y ayuda humanitaria. Y todo ello estará gobernado por un sistema de manejo que permite desplegar estas capacidades tanto en el mar como en tierra», puntualiza el director técnico del programa F-110.

«También es muy importante el Sistema de Servicios Integrados (SSI), que es un nuevo desarrollo de Navantia que nace con el propósito de proporcionar una infraestructura común que dé soporte y cobertura integral a los servicios de iluminación, megafonía, conectividad inalámbrica, monitorización y sensorización de la plataforma, las cámaras, etc. Sin embargo, es su capacidad de infraestructura vertebral de las comunicaciones e integración de diferentes servicios a los usuarios lo que representa una mejora adicional en el ámbito de la reducción del volumen y el peso, así como en la optimización del cableado», apunta Rafael.

Otra innovación que este técnico nos sugiere no pasar por alto es el mástil integrado. Este elemento de la fragata F-110 incorpora un mayor número de sensores, antenas y actuadores dentro de la superestructura con el propósito de mejorar sus prestaciones globales en términos de reducción de la firma radar e infrarroja. También proporciona un entorno protegido a los equipos, reduciendo así la necesidad de llevar a cabo ciertas tareas de mantenimiento y minimizando la vulnerabilidad frente a daños.

No obstante, aún nos queda indagar en otra innovación relevante con la que contará esta fragata. Y es que también incorporará varias impresoras 3D que permitirán a los operadores fabricar algunos componentes y repuestos del buque de forma autónoma. Además, podrán hacerlo con una agilidad que quedaría fuera de su alcance si no contasen con estos equipos de fabricación aditiva instalados en la propia fragata.

La innovación también está presente en el sistema de propulsión de la F-110

Las novedades de la fragata en las que hemos indagado hasta ahora están vinculadas directa o indirectamente al equipamiento tecnológico del buque, pero merece la pena que no pasemos por alto que su sistema de propulsión también está a la última. En este ámbito Rafael nos explica que «la fragata F-110 está diseñada con un sistema de propulsión híbrido CODELAG, una solución que combina propulsión eléctrica y propulsión por turbina de gas, de modo que ambas propulsiones pueden funcionar de manera independiente o conjunta».

«Con este sistema el buque dispondrá de las ventajas de la propulsión eléctrica para operar a baja y media velocidad con un nivel muy reducido de ruido radiado submarino, como corresponde a una fragata de marcado carácter antisubmarino; de la potencia que ofrece la turbina de gas para alcanzar alta velocidad, y también de la propulsión eléctrica sumada como potenciador de la turbina de gas para alcanzar la velocidad máxima», apunta el ingeniero naval.

«Dotar al buque de propulsión eléctrica permite que la potencia eléctrica instalada pueda aprovecharse plenamente debido a la flexibilidad para poder ser empleada tanto en propulsión como en el resto de los servicios del buque», concluye Rafael con satisfacción. No obstante, hay un ámbito en el que todavía no hemos indagado, y en el que la F-110 también tiene mucho que decir: las tecnologías que incorpora para garantizar la protección de las personas que operan la fragata y ejecutan las operaciones que les son encomendadas.

En este terreno este buque cuenta con un radar multifunción 3D, un radar de exploración de superficie, dos radares de navegación, dos grupos de iluminadores, un sistema de defensa aérea, un sistema de identificación amigo-enemigo (IFF), un teléfono submarino, un batitermógrafo, un procesador acústico de sonoboyas y un sónar de casco, entre muchos otros elementos de protección. La otra cara de la moneda es el armamento disponible, y en este ámbito la fragata F-110 también está bien servida.

Durante nuestra conversación Rafael nos confirmó que el armamento principal de este buque será un sistema de lanzamiento vertical de misiles (VLS) con dos módulos de ocho celdas cada uno; un cañón principal de 127 mm capaz de operar con munición de rango extendido, mejorando así notablemente las capacidades de los actuales instalados en las fragatas de la serie F-100; dos cañones automáticos de 30 mm; cuatro ametralladoras automáticas de 12,7 mm; dos lanzadores de misiles antibuque (SSM) con configuración en canasta y capacidad de cuatro misiles cada uno de ellos, y, por último, dos lanzadores de torpedos bitubo.

Antes de concluir esta parte de nuestra conversación Rafael se apresuró a añadir algo más: «Además, el buque dispondrá de capacidad y margen de potencia eléctrica suficiente para la instalación futura de armas de energía dirigida (DEW). Contribuirán a la capacidad de guerra asimétrica contra embarcaciones, vehículos no tripulados y sensores como parte de la capacidad del buque para graduar el empleo de la fuerza ante una amenaza asimétrica».

La ciberseguridad es un sistema vital en todas las marinas de primer nivel

No hace falta en absoluto ser un experto en buques de guerra para intuir lo importante que es proteger de las amenazas procedentes de internet a una fragata equipada con el armamento y la dotación tecnológica de la F-110. Rafael nos lo confirma:

«La ciberseguridad ha pasado en los últimos años a ser un sistema considerado vital por todas las marinas de primer nivel del mundo. El buque dispondrá de un sistema de ciberseguridad que supervisará y analizará todo el tráfico de datos, así como la salud de los demás sistemas y sus comunicaciones con el objetivo de garantizar su integridad».

«Los sistemas de armas de alta complejidad tecnológica, como las fragatas F-110, se enfrentan a amenazas principalmente de origen estatal, como son los ciberejércitos o los grupos criminales organizados, que están patrocinados por estos mismos estados. Estos actores cuentan con una capacidad tecnológica puntera, motivación y medios, y entre sus objetivos se encuentran el robo de información confidencial nacional, información de diseño del buque y sus sistemas de armamento, o el desarrollo de capacidades de disrupción de los mismos», señala Rafael.

«En el teatro de operaciones los buques militares también son objetivo común de ciberataques a sus sistemas de comunicaciones o sensores de navegación tanto para denegar estas capacidades, generar información falsa que induzca a malas decisiones del mando o sustraer información táctica que otorgue una ventaja al adversario en el combate».

«Tampoco podemos olvidarnos de la protección de los sistemas del buque y de la información que estos manejan no solo frente a amenazas directas provenientes del ciberespacio, sino también de usuarios y proveedores, bien sea por negligencia o de manera malintencionada, o porque previamente pueden haber sido comprometidos mediante extorsión o empleando motivaciones económicas», concluye el experto de Navantia.

Antes de concluir nuestra conversación preguntamos a Rafael si la fragata F-110 realmente rivaliza por su tecnología con los buques más avanzados diseñados por las principales potencias militares del mundo, como Estados Unidos o China. Su respuesta fue muy clarificadora:

«Navantia ha realizado un análisis comparativo de la fragata F-110 con algunas de las más modernas del mercado internacional, y sus resultados nos indican que la F-110 es la que tiene mayor capacidad en cuanto a guerra antisubmarina, digitalización y propulsión, mientras que mantiene una buena puntuación en el resto de las capacidades, lo que la convierte en la solución más equilibrada de la comparativa».

Más información: Navantia

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