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EuroWire – Mayo de 2009
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artículo técnico
Cable para ROVs
de aguas profundas
Por Jarrett S Shinoski Research & Development, CommScope Claremont, NC;
Dave Weaver y Tom Tolman Oceaneering International Inc, Hanover, MD
Resumen
El cable para ROVs de aguas profundas
ha cambiado el mundo de la exploración
submarina en aguas profundas para siempre.
Gracias a esta tecnología, los exploradores y
los historiadores pueden investigar el interior
de barcos naufragados como el Titanic y el
Bismarck. Este cable excepcional ha sido
usado como enlace de comunicación entre el
operador y dos vehículos operados a distancia,
o ROVs (del inglés Remote Operated Vehicle),
de diseño especial: el ROV de aguas profundas
y el AUV (Autonomous Underwater Vehicle)/
ROV, un vehículo submarino autónomo
híbrido. Este cable tiene un diámetro de 900
micrones y transmite la información hacia y
desde el sistema telemétrico de fibra óptica a
través de una sola fibra.
La
tecnología
ROV
fue
desarrollada
originariamente por Mike Cameron de Dark
Matter LLC en 1999. Mike Cameron y su
hermano James Cameron utilizaron esta
tecnología en documentales antes de que
fuera adquirida por Oceaneering International
en enero de 2005. Oceaneering tiene previsto
adoptar esta tecnología utilizando las
excepcionales capacidades de estos ROVs
para usos potenciales como la inspección de
equipos submarinos, el control de la seguridad
de los puertos y misiones de búsqueda
y rescate.
Los ROVs de Oceaneering son revolucionarios
y han supuesto un cambio fundamental en
el diseño de estos robots submarinos. Estos
dos ROVs son unidades independientes que
llevan sus propias baterías de alimentación
y desenrollan su propio cable para las
comunicaciones. Los ROVs convencionales
envían la energía y los comandos a través de
un cable (tether) de grandes dimensiones, que
limita el recorrido del vehículo y la profundidad
de acceso en un barco naufragado. Además,
este cable suele ser desenrollado desde la
unidad de mando a través de un carrete
muy grande.
Los ROVs de Oceaneering, gracias al cable
de fibra óptica no recuperable, poseen la
extraordinaria capacidad de entrar por una
abertura y salir por otra sin restricciones
en los puntos de entrada y salida, y sin
limitaciones de profundidad de penetración
en una cavidad. El cable para ROVs de aguas
profundas supone una ventaja competitiva
para estos robots submarinos.
El cable es desenrollado mediante un sistema
mecánico patentado integrado en el ROV,
eliminando la necesidad de anillo colector
de fibra óptica. El ROV de aguas profundas
contiene aproximadamente 600 metros de
este cable muy fino de 900 micrones, mientras
que el AUV/ROV híbrido lleva 2.000 metros.
Este cable contiene una fibra óptica, elementos
de refuerzo especiales y aceite. La fibra óptica
es una fibra monomodo convencional de 255
micrones de diámetro, utilizada para el mando
y la realimentación. Los elementos de refuerzo
mejoran tanto el control del tensado como la
duración del cable. El aceite proporciona al
cable sus propiedades de incompresibilidad
a profundidades de hasta 6.100 metros
(20.000 pies).
La cubierta externa está hecha de una mezcla
polimérica especial para darle al cable la
flotabilidad correcta en la columna de agua.
Los ROVs son tan pequeños y contienen
tanto cable que un cable no equilibrado
correctamente causaría estragos en los
controles de flotación de un ROV.
Este cable fue homologado utilizando
prácticas de prueba estándares y métodos de
prueba completamente nuevos. Se probaron
sus prestaciones mecánicas y ambientales,
y el cable fue sometido a ensayos según
los requisitos más estrictos de tres normas
distintas.
Las tres normas eran la norma ANSI/ICEA
S-87-640-2006, la GR-20-CORE, y la EN
187105. Para hacerse mejor una idea de sus
prestaciones, el cable fue sometido a prueba
de rotura según las indicaciones de las
especificaciones.
Además, se desarrollaron varias pruebas
personalizadas para estimar la fiabilidad
del cable. Oceaneering utilizó un banco de
prueba especial para la presión hidrostática,
para simular la presión sobre el cable a
profundidades extremas del océano. Además,
Oceaneering introdujo también un requisito
de flotabilidad para alcanzar la flotabilidad
correcta.
CommScope desarrolló una prueba especial
de retorcimiento para tener un parámetro de
referencia de las prestaciones de retorcimiento
de cada cable. Con los resultados de estas
pruebas pudimos garantizar a Oceaneering el
mejor cable posible para su aplicación especial.
1 Introducción
El cable para ROVs de aguas profundas fue
evaluado por el fabricante y por el usuario
final en dos aplicaciones distintas pero simi-
lares. Este cable especial se usaba ya para los
ROVs de aguas profundas, pero necesitaba
ser optimizado para dar buen resultado en
la nueva aplicación. Esta nueva aplicación
consistía en un sistema híbrido AUV/ROV, con
las prestaciones de un vehículo submarino
autónomo (AUV) y de un robot submarino
(ROV) convencional. Se efectuaron numerosas
pruebas de cableado, ensayos de laboratorio y
pruebas de campo para dar con el diseño más
adecuado para el cable.
2 Diseño del cable
2.1 Petición del cliente
Oceaneering había pedido un nuevo diseño
de cable con una sola fibra y un diámetro de
unos 900 micrones. Esta invención era un
cable para ROV de aguas profundas de tercera
generación.
2.1.1Cable de primera generación
El cable de primera generación era un cable
de 2 fibras formado por dos fibras multimodo
con un diámetro total de aproximadamente
1,4mm. Una fibra era utilizada para la
información enviada hacia el ROV (para
controlar el ROV) y la otra para la información
enviada desde el ROV (realimentación de
vídeo en directo). Este cable tenía muchos
extremos de elementos de refuerzo para tener
una mayor resistencia a la tracción. Más tarde,
el equipo de Oceaneering cambió los sistemas
de fibra óptica para poder enviar información
en los dos sentidos a través de una sola fibra
óptica en lugar de usar dos fibras separadas.
2.1.2Cable de segunda generación
Manteniendo el mismo diámetro para man-
tener la compatibilidad mecánica, este cable
de segunda generación tenía sólo una fibra.
El cable también tenía un diámetro de 1,4mm,
pero con una cubierta de protección adicional.
Entre los dos estratos de la cubierta había un
estrato de elementos de refuerzo para ofrecer
mayor resistencia a la tracción y a la abrasión.
Tanto el cable de primera como el de segunda
generación no respondían a requisitos de
flotabilidad; sólo debían estar garantidos para
el hundimiento.