Lander Lab: Criterios de selección para cables y conectores submarinos

Los conectores de mamparo submarinos y los conectores en línea de acoplamiento están disponibles en una gran variedad de formas, tamaños y patrones de pines de diversas compañías. El diseñador del sistema se enfrenta al enorme reto de seleccionar el más adecuado para su aplicación. Crédito: HPA Subsea

Los conectores submarinos y los cables de acoplamiento proporcionan flexibilidad del sistema, facilidad de servicio y otras ventajas a los diseñadores de sistemas submarinos y a los ingenieros de campo.

También traen consigo su propio conjunto de complicaciones y problemas añadidos.

Hay muchos aspectos a considerar. Los diseñadores de sistemas deben ser conscientes del conector que seleccionan. Un criterio de selección proporciona un enfoque programático para delimitar y elegir el conector submarino adecuado. Los representantes de ventas pueden brindar orientación, pero, en última instancia, la responsabilidad de redactar las especificaciones recae en los ingenieros.

Siempre he creído que los conectores son, ante todo, un problema mecánico. Si los sellos no funcionan, lo que hay dentro ya no importa. No es que no fuera importante desde el principio. También realizo pruebas de presión en los conectores para asegurarme de que no haya ningún fallo de producción en ningún paso crítico. El mejor momento para detectar un problema es en tierra, semanas antes del despliegue. Sí, es trabajo extra. Tu equipo cuenta contigo. Juega como un campeón.

¿Cuál es tu aplicación? Determinando la necesidad.

Criterios de selección de conectores submarinos

1. ¿El conector transferirá energía o señal?
2. ¿Cuál es la profundidad de servicio operativo esperada y el factor de seguridad de diseño?
3. ¿Cuál es la duración de implementación esperada o la vida útil del sistema?
4. ¿Cuáles son las condiciones ambientales esperadas (frío, anaeróbico, salino, etc.)?
5. ¿El conector debe acoplarse a un sistema existente?
6. ¿Debe el conector del mamparo adaptarse a una penetración del casco existente? ¿Se requiere un extensor de rosca para cascos gruesos? ¿Se pueden usar manguitos de bloqueo o correas de retención?
7. ¿Qué espacio de montaje hay disponible? ¿Hay espacio para instalar una llave dinamométrica?
8. ¿Sería adecuado un conector de ángulo recto de perfil bajo? ¿Se puede rotar la orientación de los contactos para obtener una posición óptima?
9. ¿El conector debe tener sello o redundancia de contactos?
10. ¿Cuáles son las restricciones de costo y entrega?
11. ¿El conector debe poder conectarse bajo el agua? ¿Con la alimentación encendida?
12. ¿El conector se puede reparar en campo? ¿Qué nivel de experiencia técnica se requiere?
13. Evite que haya materiales diferentes entre el conector del mamparo y la carcasa que provoquen corrosión galvánica o delaminación catódica.
14. ¿Existen requisitos Mil Spec que deban cumplirse?
15. ¿Hay otros requisitos especiales que se deban cumplir (por ejemplo, fibra óptica, flotabilidad neutra, lleno de líquido/presión equilibrada)?
16. ¿Qué tipo de cable se conectará y se conectará a los conectores (es decir, par trenzado simple, haz paralelo, coaxial, electromecánico)? ¿De qué material es la cubierta, la construcción y los rellenos? ¿Es apto para sobremoldeo?
17. ¿Está diseñado el paquete del instrumento para su manipulación en campo sin riesgo para los conectores? ¿Se deben usar asas, anillas de retención y abrazaderas para evitar daños accidentales al conector? ¿Está el conector protegido contra impactos laterales? ¿Se puede aliviar la tensión del cable?

Los diseñadores deberían considerar el uso de conectores con diferente número de pines o el uso de conectores hembra en lugar de pines para diferenciar los conectores destinados a distintas tareas. Esto garantiza que se conecte el cable correcto al puerto correcto. El costo de pedirlo no es alto, pero almacenar repuestos es más difícil.
Presto atención a la secuencia de enganche del fabricante, que garantiza la alineación de pines y conectores antes de conectarlos, como la chaveta/ranura o un pasador de alineación. Muchos conectores de caucho moldeado utilizan un patrón asimétrico de pines y conectores para garantizar una alineación correcta.

• Intercambiabilidad: Los conectores moldeados de caucho ofrecen mayor tolerancia entre las piezas acopladas e incluso margen para diferencias entre los pines, lo que aumenta la probabilidad de que las piezas de diferentes fabricantes funcionen juntas. Sin embargo, la longitud y el diámetro de los pines pueden variar. Los conectores de carcasa rígida no son tan flexibles. Como regla general, utilice siempre el mismo fabricante para los conectores de acoplamiento. Ningún fabricante puede garantizar razonablemente la calidad de las herramientas y la producción de otro, ni se debe esperar que lo hagan. Si un par acoplado no funciona, serán los ingenieros quienes tendrán que resolverlo.
• Selección de un fabricante: Pregunte si venden en pequeñas cantidades. ¿Tienen un distribuidor en stock? ¿Qué tipo de inventario suelen tener? ¿Quién más los utiliza? La industria ha avanzado mucho en los últimos 40 años, y muchos de los problemas básicos, como el diseño de juntas tóricas según las especificaciones de Parker, se han resuelto.

Una esfera hueca de vidrio de borosilicato Vitrovex de 20 pulgadas está equipada con pasamuros, lo que la convierte en una carcasa autoflotante para el instrumento. Crédito: Steffen Pausch, Nautilus Marine Service, Buxtehude, DE

El uso de esta lista de verificación durante la fase inicial de diseño de un nuevo sistema submarino ayudará al diseñador o gerente de programa a evitar problemas predecibles con estos componentes fundamentales. Trabaje con su proveedor; ellos también desean su éxito.

Continuación: Esta historia trata sobre cómo seleccionar el mejor conector para su aplicación. A continuación, encontrará muchos detalles: instalación, engrase ligero, limpieza de conectores de caucho moldeado, empalmes de cables, radios de curvatura, alivios de tensión y otros aspectos importantes. Pregunte a otros profesionales del sector, observe las opciones que otros han elegido y comience a desarrollar sus propias preferencias con base en su experiencia. Es una industria emocionante y en constante evolución, llena de profesionales competentes.

Empresas de conectores submarinos a considerar

• Industrias AK https://ak-ind.com/
• Amphenol Deeptronica (drymate, MCBH) https://amphenolltw.com/product-info/DeepTronica/ Fabricado en China para Amphenol.
• Birns https://birns.com/
• Enlace azul https://blue-linked.com/underwater-connectors
• Blue Robotics https://bluerobotics.com/product-category/cables-connectors/
• Conector submarino Burton (Eaton) (Burton Subsea en Google)
• Pez dragón https://dragonfishmfg.com/
• Electro Oceanics (EO) (Interconexión Eaton/Cooper) (Google Electro Oceanics Cooper)
• Sistemas Hydro Group https://www.hydrogroupsystems.com/
• Marsh Marine . El original. El nombre sigue vigente.
• Souriau-Sunbank (Eaton) https://usa.souriau.com/en-en/products/connectors/underwater-connectors
• TE/SEACON (Google “TE SEACON”)
• Teledyne Impulse https://www.teledynemarine.com/brands/impulse
• WeTechnologies https://wetechnologies.com/

Expresiones de gratitud

Aprendí mucho de Ray Hayworth, de la División de Embarcaciones Eléctricas de General Dynamics, quien compartió su experiencia ampliamente, participó en conferencias sobre cables y conectores de MTS y publicó directrices de diseño para su uso en Embarcaciones Eléctricas. El texto "Submarinos Tripulados" de R. Frank Busby sigue siendo un clásico y está disponible como descarga gratuita (https://archive.org/details/mannedsubmersibl00busb). El manual "The ROV Manual: Second Edition" de Bob Wernli y Bob Christ incluye un extenso capítulo sobre cables y conectores. Gracias a Andy Gardener, de Teledyne Impulse, quien sugirió retomar este tema.
«Lander Lab» es una columna práctica sobre tecnologías de aterrizaje oceánico, un tipo de vehículo submarino no tripulado a menudo ignorado. Su objetivo es servir a la comunidad de aterrizajes oceánicos, al igual que la revista Make y otras comunidades DIY.

Agradecemos sus comentarios sobre este artículo o sugerencias de historias de interés para otros habitantes de Landre. MTR le invita a escribir a Kevin Hardy <[email protected]>.