Un cable umbilical o umbilical es un cable 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 un cordón umbilical . Un umbilical puede, por ejemplo, suministrar aire y energía a un traje de presión o energía hidráulica , energía eléctrica y fibra óptica a equipos submarinos y buzos.
Los cables umbilicales conectan un misil o vehículo espacial al equipo de soporte 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 de presurización y purga. Estos se desconectan automáticamente poco antes o durante el lanzamiento. [ cita requerida ]
También se utilizan conexiones umbilicales entre las etapas del cohete y entre el cohete y su carga útil en la nave espacial ; estos umbilicales se desconectan a medida que se desconectan y descartan las etapas. [ cita requerida ]
Los primeros trajes espaciales utilizados en el Proyecto Gemini en 1965 y 1966 utilizaban cables umbilicales para conectar la nave espacial a la misma para proporcionar oxígeno y comunicaciones durante la actividad extravehicular (EVA). ( El cosmonauta soviético Alexei Leonov realizó la primera EVA utilizando una mochila de oxígeno autónoma y, por lo tanto, no requirió un cable umbilical). Los diseños posteriores (utilizados por primera vez en la EVA lunar del programa Apolo en 1969) no necesitaron cables umbilicales en la nave espacial, sino que emplearon mochilas para oxígeno autónomo, baterías eléctricas y comunicación por radio. [ cita requerida ]
Los umbilicales submarinos se despliegan en el fondo marino (fondo oceánico) 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 a distancia . Los umbilicales submarinos de intervención también se utilizan para actividades de perforación o reacondicionamiento en alta mar. [ cita requerida ]
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El cordón umbilical de un buzo es un grupo de componentes que suministran gas respirable y otros servicios desde el punto de control de la superficie al buzo. Forma parte del sistema de soporte vital y, por lo general, se inspecciona antes de su uso y se le realiza un mantenimiento y una prueba a intervalos específicos. [1] Los componentes del cordón umbilical se conectan a los conectores adecuados en el equipo del buzo, principalmente en el casco o la máscara facial completa, y el elemento de refuerzo suele estar unido a un anillo en D resistente en el arnés del buzo mediante un mosquetón con cierre de rosca o un conector similar que no se soltará ni enganchará accidentalmente en las líneas. La Marina de los EE. UU. especifica un grillete de seguridad para esta función. [2] [3]
Para el buceo con suministro de aire en la superficie de aguas poco profundas, el umbilical del buzo es típicamente 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 ("pneumo") de 1 ⁄ 4 pulgadas (6,4 mm) de diámetro y un cable de comunicaciones para buzos , que generalmente también sirve como elemento de resistencia de la línea de vida . La manguera neumática está abierta en el extremo del buzo y el otro extremo está conectado a un manómetro en el panel de gas de la superficie, donde el supervisor puede usarlo 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 para que la presión interna del gas sea efectivamente constante e igual a la presión ambiental en el extremo abierto. El umbilical sirve como línea de vida y debe ser capaz de sacar al buzo del agua de manera segura. [1] La vida útil máxima permitida para las mangueras de caucho para aire respirable es de 12 años, pero las mangueras con revestimiento sintético (elastómero de poliuretano sin relleno) pueden usarse sin límite de tiempo mientras estén en buenas condiciones, siempre que pasen la inspección y las pruebas. Es más probable que las mangueras de suministro de agua caliente estén revestidas de caucho, 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 pulgada (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 buzo). [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 línea de vida, un cable de video y un cable de alimentación de luz de casco.
Los primeros umbilicales de los buceadores consistían simplemente en los componentes individuales agrupados y unidos con cinta adhesiva cada metro aproximadamente. Estos manojos tienden a deformarse y producir dobleces en los componentes causados por la flexión (particularmente peligroso si el doblez está en la manguera de suministro de gas del buceador), y requieren un 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 un 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 video para la cámara de un buceador o un cable de luz de sombrero, envolviendo manualmente este componente adicional en el cableado del umbilical existente. Cuando existe el riesgo de que el cable umbilical se dañe al rayarse contra una roca, coral o restos de naufragio, el manojo umbilical se puede trenzar con una cubierta de trenza de polipropileno o una cubierta textil con cierre de velcro. [2] [3]
La longitud del umbilical del buzo dependerá de los parámetros operativos. Como regla general, un umbilical corto es más económico y más manejable que uno más largo y, siempre que sea lo suficientemente largo, generalmente es más seguro. El umbilical del buzo de reserva o del encargado de la campana debe ser generalmente unos 2 metros (6,6 pies) más largo que el del buzo de trabajo para permitir un fácil acceso al buzo en caso de emergencia. Una longitud común establecida por la costumbre y la experiencia es de 30 metros (98 pies) para un umbilical de buzo de campana cerrada, pero esto puede variar cuando las circunstancias lo requieran. Para el trabajo orientado a la superficie, a menudo es necesario utilizar un umbilical más largo. La longitud desplegable se puede controlar atando el umbilical en el bastidor para reducir el riesgo de que el buzo se acerque demasiado a peligros conocidos. La especificación de la IMCA es de 5 metros (16 pies) de distancia mínima de un peligro. [1]
Los factores que influyen en la longitud de un cordón umbilical orientado a la superficie incluyen: [1]
Los umbilicales de los buzos pueden tener flotabilidad negativa, neutra o positiva, según los requisitos operativos. Es una práctica común marcarlos a intervalos de longitud utilizando cintas codificadas por colores. [1]
Tanto las campanas húmedas como las cerradas utilizan un umbilical para proporcionar gas, energía eléctrica, comunicaciones y agua caliente 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 la superficie. El umbilical de la campana generalmente no está diseñado para levantar la campana. El umbilical de la campana está conectado a accesorios pasacascos en una campana cerrada, que están conectados al panel de la campana en el interior, para la distribución al interior de la campana y a los buzos a través de los umbilicales de los buzos. El panel de gas de la campana es operado por el botones . [1] [4]
Un sistema de manipulación de campana cerrada incluye un sistema de manipulación de umbilical de campana, que despliega, recupera y almacena el umbilical. [5]
La mayoría de los ROV están conectados a un barco anfitrión mediante un amarre de flotabilidad neutra o se utiliza un cable umbilical que transporta la carga junto con un sistema de gestión de amarres (TMS). El TMS es un dispositivo similar a un garaje que contiene el ROV durante el descenso a través de la zona de salpicaduras o, en los ROV de clase de trabajo más grandes, un conjunto separado montado en la parte superior del ROV. El propósito del TMS es alargar y acortar el amarre 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 energía eléctrica, video y señales de 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 amarre. Una vez en el ROV, la energía se distribuye entre los componentes eléctricos. [ cita requerida ]