Un cable umbilical o umbilical es un cable y/o manguera que suministra los consumibles necesarios a un aparato, como un cohete, o a una persona, como un buzo o un astronauta. Se denomina así por analogía con el cordón umbilical . Un umbilical puede, por ejemplo, suministrar aire y energía a un traje presurizado o energía hidráulica , energía eléctrica y fibra óptica a equipos submarinos y a buzos.
Los umbilicales conectan un misil o un vehículo espacial al equipo de apoyo terrestre en la plataforma de lanzamiento antes del lanzamiento. Los cables transportan energía eléctrica, comunicaciones y telemetría , y las tuberías o mangueras transportan propulsores líquidos , fluidos criogénicos y gases presurizadores y de purga. Estos se desconectan automáticamente poco antes o durante el lanzamiento. [ cita necesaria ]
Las conexiones umbilicales también se utilizan entre las etapas del cohete y entre el cohete y la carga útil de su nave espacial ; estos umbilicales se desconectan a medida que las etapas se desconectan y descartan. [ cita necesaria ]
Los primeros trajes espaciales utilizados en el Proyecto Gemini en 1965 y 1966 empleaban umbilicales en la nave espacial para proporcionar oxígeno al traje y comunicaciones durante la actividad extravehicular (EVA). ( El cosmonauta soviético Alexei Leonov realizó el primer EVA utilizando una mochila de oxígeno autónoma y, por lo tanto, no requirió un umbilical). Los diseños posteriores (utilizados por primera vez en el EVA lunar del programa Apolo en 1969) no necesitaron umbilicales de nave espacial, sino que emplearon mochilas para oxígeno autónomo, baterías eléctricas y comunicación por radio. [ cita necesaria ]
Los umbilicales submarinos se despliegan en el lecho marino (fondo del océano) para suministrar el control, la energía (eléctrica, hidráulica) y los productos químicos necesarios a los pozos submarinos de petróleo y gas, colectores submarinos y cualquier sistema submarino que requiera control remoto, como un vehículo operado de forma remota . Los umbilicales de intervención submarina también se utilizan para actividades de perforación o reparación en alta mar. [ cita necesaria ]
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El umbilical de un buzo es un grupo de componentes que suministran gas respirable y otros servicios desde el punto de control de superficie a un buzo. Es parte del sistema de soporte vital y generalmente se inspeccionará antes de su uso, y se le dará mantenimiento y prueba a intervalos específicos. [1] Los componentes umbilicales están conectados a los conectores apropiados en el equipo del buceador, principalmente en el casco o la máscara facial completa, y el miembro de resistencia generalmente está sujeto a un fuerte anillo en D en el arnés del buceador usando un mosquetón con cierre roscado. o conector similar que no se suelte ni se enganche accidentalmente en las líneas. La Marina de los EE. UU. especifica un grillete a presión para esta función. [2] [3]
Para el buceo con suministro de aire en superficies de aguas poco profundas, el umbilical del buceador suele ser un umbilical de 3 partes que comprende una manguera de gas respirable de 3 ⁄ 8 pulgadas (9,5 mm) de diámetro , una manguera de neumofatómetro ("neumo") de 1 ⁄ 4 pulgadas (6,4 mm) de diámetro, y cable de comunicaciones para buzos , que normalmente también sirve como elemento de resistencia de la línea de vida . La manguera de neumo está abierta en el extremo del buzo y el otro extremo está conectado a un manómetro en el panel de gas de superficie, donde el supervisor puede utilizarlo para medir la profundidad del buzo en el agua en cualquier momento. Esto se hace midiendo la presión del aire en la manguera neumática después de que se haya emitido una fina corriente de burbujas desde el extremo abierto, lo que garantiza que la manguera se haya purgado de agua de modo que la presión interna del gas sea efectivamente constante e igual a la ambiental. presión en el extremo abierto. El umbilical sirve como salvavidas y debe ser capaz de sacar al buceador del agua de forma segura. [1] La vida útil máxima permitida para las mangueras de aire respirable de caucho es de 12 años, pero las mangueras revestidas con elastómero de poliuretano sin relleno se pueden usar sin límite de tiempo mientras estén en buenas condiciones, siempre y cuando pasen la inspección y las pruebas. Es más probable que las mangueras de suministro de agua caliente estén revestidas de goma y el revestimiento externo de poliuretano es común para todas las mangueras y cables umbilicales. [2] [3]
Un umbilical de buzo típico de 4 partes también tendrá una manguera de suministro de agua caliente de 1 ⁄ 2 pulgadas (13 mm) de diámetro para el traje de exposición del buzo. Un umbilical de buzo de 5 partes también incluirá un cable de video para permitir que el controlador de superficie vea la imagen de video transmitida a la superficie desde la cámara del sombrero del buzo (cámara de video montada en el casco, mirando hacia adelante, con un campo de visión similar al del buceador). [3]
Un umbilical de excursión desde una campana húmeda sería similar en construcción, pero más corto que un umbilical suministrado directamente desde la superficie para un trabajo similar. Para el buceo de saturación desde una campana cerrada , un umbilical de excursión de buzo incluye una manguera de suministro de gas respirable, una manguera de recuperación de gas de 5 ⁄ 8 pulgadas (16 mm) , una manguera de agua caliente, una manguera de neumofatómetro, un cable de comunicaciones de voz y de salvavidas, un cable de video y un sombrero con luz eléctrica. cable.
Los primeros umbilicales de buzo eran simplemente componentes individuales agrupados y pegados cada metro aproximadamente con cinta adhesiva. Estos paquetes tienden a distorsionarse y producir torceduras en los componentes causados por la flexión (particularmente peligroso si la torcedura está en la manguera de suministro de gas del buzo) y requieren mantenimiento frecuente. Los umbilicales más recientes generalmente comprenden todos los componentes colocados juntos como una cuerda retorcida, de modo que hay pocas posibilidades de que se doble, no se requiere ningún componente de línea de vida separado y no se requiere cinta para mantener unido el umbilical. Se puede agregar un componente adicional, como un cable de vídeo para la cámara de un buzo o un cable de luz para sombrero, envolviendo manualmente este componente adicional en el tendido del umbilical cableado existente. Cuando existe riesgo de que el cable umbilical se dañe al rayar rocas, corales o restos de un naufragio, se puede sobretrenzar el haz umbilical con una funda trenzada de polipropileno o una funda textil con cierre de velcro. [2] [3]
La longitud del umbilical del buzo dependerá de los parámetros operativos. Por regla general un umbilical corto es más barato y manejable que uno más largo, y siempre que sea lo suficientemente largo, el más corto suele ser más seguro. El umbilical del buzo de reserva o del botones generalmente debe ser unos 2 m más largo que el del buzo en activo para permitir un fácil acceso al buzo en caso de emergencia. Una longitud común establecida por costumbre y experiencia es de 30 m para un umbilical de buzo con campana cerrada, pero podrá variarse cuando las circunstancias lo requieran. Para trabajos orientados a superficies, a menudo es necesario utilizar un umbilical más largo. La longitud desplegable se puede controlar atando el umbilical en el soporte para reducir el riesgo de que el buzo se acerque demasiado a peligros conocidos. La especificación IMCA es una distancia mínima de 5 m de un peligro. [1]
Los factores que influyen en la longitud de un umbilical orientado a la superficie incluyen: [1]
Los umbilicales de los buzos pueden tener flotabilidad negativa, neutral o positiva, según los requisitos operativos. Es una práctica común marcarlos a intervalos largos utilizando cinta codificada por colores. [1]
Tanto las campanas húmedas como las cerradas utilizan una campana umbilical para proporcionar gas, energía eléctrica, comunicaciones y agua para calentar desde la superficie a la campana y, a través del panel de gas de la campana, a los buzos. También puede devolver el gas respirable recuperado de los buzos al sistema de gas de superficie. El umbilical de campana generalmente no está diseñado para levantar la campana. El umbilical de campana está conectado a accesorios pasacascos en una campana cerrada, que están conectados al interior del panel de campana, para la distribución al interior de la campana y a los buzos a través de los umbilicales de buzo. El panel de la campana de gas es operado por el botones . [ cita necesaria ] [1]
Un sistema de manipulación de campana cerrada incluye un sistema de manipulación de campana umbilical, que despliega, recupera y almacena el umbilical. [4]
La mayoría de los ROV están conectados a un barco anfitrión mediante una correa de flotabilidad neutra o se utiliza un cable umbilical de transporte de carga junto con un sistema de gestión de correas (TMS). El TMS es un dispositivo similar a un garaje que contiene el ROV durante el descenso a través de la zona de chapoteo o, en ROV de trabajo más grandes, un conjunto separado montado en la parte superior del ROV. El objetivo del TMS es alargar y acortar la correa para minimizar el efecto de arrastre del cable donde hay corrientes submarinas. El cable umbilical es un cable blindado que contiene un grupo de conductores eléctricos y fibra óptica que transportan señales de energía eléctrica, video y datos entre el operador y el TMS. Cuando se utiliza, el TMS transmite las señales y la energía para el ROV a través del cable de sujeción. Una vez en el ROV, la energía se distribuye entre los componentes eléctricos. [ cita necesaria ]