Cable umbilical

Los umbilicales conectan un misil o vehículo espacial con el equipo de apoyo en tierra en la plataforma de lanzamiento antes del despegue. Los cables transportan energía eléctrica, comunicaciones y telemetría , y las tuberías o mangueras transportan propelentes líquidos , fluidos criogénicos y gases de presurización y purga. Estos se desconectan automáticamente poco antes o durante el lanzamiento.

Las conexiones umbilicales también se utilizan entre las etapas del cohete , y entre el cohete y su carga útil espacial ; estos cables umbilicales se desconectan a medida que las etapas se desconectan y se desechan.

Los primeros trajes espaciales utilizados en el Proyecto Gemini en 1965 y 1966 empleaban cables umbilicales conectados a la nave espacial para suministrar oxígeno y comunicaciones durante la actividad extravehicular (EVA). ( El cosmonauta soviético Alexei Leonov realizó la primera EVA utilizando una mochila de oxígeno autónoma, por lo que no necesitó un cable umbilical). Los diseños posteriores (utilizados por primera vez en la EVA lunar del programa Apolo en 1969) no requerían cables umbilicales de la nave espacial, sino que empleaban mochilas para el suministro autónomo de oxígeno, baterías eléctricas y comunicaciones por radio.

El umbilical de un buceador es un conjunto de componentes que suministran gas respiratorio y otros servicios desde el punto de control de superficie hasta el buceador. Forma parte del sistema de soporte vital y, por lo general, se inspecciona antes de su uso y se somete a mantenimiento y pruebas a intervalos específicos. ^{[ 1 ]} Los componentes del umbilical se conectan a los conectores adecuados del equipo del buceador, principalmente en el casco o la máscara facial completa, y el elemento de refuerzo suele estar sujeto a una anilla en D resistente del arnés del buceador mediante un mosquetón de seguridad o un conector similar que no se suelte ni se enganche accidentalmente en las líneas. La Armada de los EE. UU. especifica un grillete de seguridad para esta función. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Para el buceo con suministro de aire desde la superficie en aguas poco profundas, el umbilical del buceador suele ser de tres partes: una manguera de gas respiratorio de 9,5 mm (3/8 de pulgada ) de diámetro , una manguera de neumofatómetro ("neumo") de 6,4 mm (1/4 de pulgada ) de diámetro y un cable de comunicaciones , que también suele servir como elemento de refuerzo de la línea de vida . La manguera de neumo está abierta en el extremo del buceador y el otro extremo está conectado a un manómetro en el panel de gas de superficie, donde el supervisor puede medir la profundidad del buceador en cualquier momento. Esto se logra midiendo la presión del aire en la manguera de neumo después de que se haya emitido un fino chorro de burbujas por el extremo abierto, lo que garantiza que la manguera se haya purgado de agua y que la presión interna del gas sea prácticamente constante e igual a la presión ambiente en dicho extremo. El umbilical actúa como línea de vida y debe ser capaz de izar al buceador fuera 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 de material sintético (elastómero de poliuretano sin relleno) pueden utilizarse sin límite de tiempo mientras estén en buen estado, siempre que superen la inspección y las pruebas. Las mangueras de suministro de agua caliente suelen estar revestidas de caucho, y el revestimiento externo de poliuretano es común en todas las mangueras y cables umbilicales. ^{[ 2 ] [ 3 ]}  

Un umbilical típico de buceador de 4 partes también tendrá una manguera de suministro de agua caliente de 1/2 pulgada (13 mm ) de diámetro para el traje de buceo. Un umbilical de buceador de 5 partes también incluirá un cable de vídeo para permitir que el controlador de superficie vea la imagen de vídeo transmitida a la superficie desde la cámara del casco del buceador (cámara de vídeo montada en el casco, orientada hacia adelante, con un campo de visión similar al del buceador). ^{[ 3 ]} 

Un umbilical de excursión desde una campana húmeda tendría una construcción similar, pero sería 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 para buceadores incluye una manguera de suministro de gas respiratorio, una manguera de recuperación de gas de 5/8 de pulgada (16 mm ) , una manguera de agua caliente, una manguera de neumofatómetro, un cable de comunicaciones de voz y de seguridad, un cable de vídeo y un cable de alimentación para la luz del casco. 

Los primeros umbilicales para buceadores consistían simplemente en los componentes individuales agrupados y sujetos con cinta adhesiva cada metro aproximadamente. Estos agrupamientos tienden a deformarse y a producir dobleces en los componentes debido a la flexión (especialmente peligroso si el doblez se produce en la manguera de suministro de gas del buceador), y requieren mantenimiento frecuente. Los umbilicales más recientes suelen estar compuestos por todos los componentes dispuestos como una cuerda trenzada, de modo que hay pocas posibilidades de que se doblen, no se requiere un componente de línea de vida adicional y no se necesita cinta adhesiva para mantener unido el umbilical. Se puede añadir un componente adicional, como un cable de vídeo para la cámara del buceador o un cable para la luz del casco, enrollándolo manualmente en el umbilical ya cableado. Cuando existe riesgo de que el cable umbilical se dañe al rozar con rocas, corales o restos de naufragios, el umbilical puede reforzarse con una cubierta trenzada de polipropileno o una cubierta 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 económico y manejable que uno largo, y siempre que sea lo suficientemente largo, uno más corto suele ser más seguro. El umbilical del buzo de reserva o del encargado de la campana debe ser, por lo general, unos 2 metros (6,6 pies) más largo que el del buzo principal para facilitar el acceso al buzo en caso de emergencia. Una longitud común, establecida por costumbre y experiencia, es de 30 metros (98 pies) para el umbilical de un buzo con campana cerrada, pero esta puede variar según las circunstancias. Para trabajos en superficie, a menudo es necesario utilizar un umbilical más largo. La longitud desplegable puede controlarse amarrando el umbilical al soporte para reducir el riesgo de que el buzo se acerque demasiado a peligros conocidos. La especificación de la IMCA establece una distancia mínima de 5 metros (16 pies) desde un peligro. ^{[ 1 ]}   

Los factores que influyen en la longitud de un umbilical orientado a la superficie incluyen: ^{[ 1 ]}

• La distancia desde el punto de control hasta el lugar de trabajo subacuático.
• La autonomía de gas prevista para la botella de reserva a la profundidad de inmersión. Esto se puede calcular considerando una velocidad de retorno de 10  metros por minuto.
• Espacio de almacenamiento disponible en una campana húmeda
• Tipo de umbilical, volumen y características de flotabilidad.
• Fuerza de corriente y resistencia del cable umbilical
• Obstáculos y obstrucciones que pueden ensuciar el cordón umbilical.

Los umbilicales de buceo pueden tener flotabilidad negativa, neutra o positiva, según los requisitos operativos. Es práctica común marcarlos a intervalos de longitud con cinta de colores. ^{[ 1 ]}

Tanto las campanas húmedas como las cerradas utilizan un umbilical para suministrar 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 respiratorio recuperado de los buzos al sistema de gas de superficie. El umbilical de la campana generalmente no está diseñado para elevar la campana. El umbilical de la campana está conectado a accesorios pasacascos en una campana cerrada, que a su vez 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 sus umbilicales. El panel de gas de la campana es operado por el encargado de la campana . ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Un sistema de manejo de campana cerrada incluye un sistema de manejo de umbilical de campana, que despliega, recupera y almacena el umbilical. ^{[ 5 ]}

La mayoría de los ROV se conectan a un buque nodriza mediante un cable de flotabilidad neutra o un cable umbilical portador de carga, junto con un sistema de gestión de cables (TMS). El TMS es un dispositivo tipo garaje que contiene el ROV durante su descenso a través de la zona de salpicaduras o, en ROV de mayor tamaño para trabajos pesados, un conjunto independiente montado sobre el ROV. El propósito del TMS es alargar y acortar el cable para minimizar el efecto de la resistencia del cable en presencia de corrientes submarinas. El cable umbilical es un cable blindado que contiene un grupo de conductores eléctricos y fibra óptica que transmiten energía eléctrica, vídeo y señales de datos entre el operador y el TMS. Cuando se utiliza, el TMS retransmite las señales y la energía para el ROV a través del cable. Una vez en el ROV, la energía se distribuye entre los componentes eléctricos.