Los cables umbilicales submarinos integran múltiples funciones, como la comunicación por fibra óptica, la transmisión de comandos de control remoto, la transmisión de imágenes de vídeo, el suministro remoto de energía y el transporte de líquidos y gases de trabajo, y actúan como enlace de transmisión optoelectrónico entre los equipos submarinos. No solo son capaces de transmitir cargas, energía, información y sustancias a los equipos submarinos, sino que también pueden soportar condiciones extremas, como la alta presión, la elevada salinidad y las bajas temperaturas de los entornos de aguas profundas, mostrando resistencia a la corrosión por el agua de mar y al desgaste. La longitud útil de un solo cable umbilical suele oscilar entre varios cientos de metros y varios kilómetros, y los distintos modelos de equipos submarinos que operan a diferentes profundidades tienen requisitos técnicos variables en cuanto a los cables umbilicales. Por lo tanto, la tecnología de los cables umbilicales es compleja y el proceso de fabricación supone un reto.
Las principales funciones del cable umbilical utilizado en los sistemas de producción submarinos son, entre otras: ① proporcionar un canal de energía hidráulica para los actuadores de las válvulas submarinas; ② suministrar energía eléctrica a las cajas de control, las bombas eléctricas, etc.; ③ ofrecer un canal de transmisión de datos para el control remoto y la supervisión de las instalaciones submarinas y los pozos petrolíferos; ④ suministrar los fluidos necesarios (como metanol e inhibidores de corrosión) a los pozos petrolíferos; ⑤ transportar petróleo crudo y gas natural desde el pozo hasta la plataforma o a tierra.
Según los requisitos de uso, los cables umbilicales para sistemas de producción submarinos se clasifican generalmente en cables dinámicos y cables estáticos. En un mismo proyecto, la estructura central de los cables dinámicos y de los cables estáticos es la misma. Los cables dinámicos deben soportar fuerzas mecánicas mayores y más complejas, y los requisitos de diseño de su armadura son más exigentes que los de los cables estáticos. La longitud de tendido de los cables estáticos puede alcanzar varios kilómetros, por lo que es necesario reducir su masa y volumen para cumplir con los requisitos de producción, transporte, construcción y costes. Los cables dinámicos son susceptibles a la influencia del viento, las olas, las corrientes y los movimientos de los cuerpos flotantes durante su instalación y funcionamiento, lo que requiere un análisis mecánico tanto local como global para garantizar un funcionamiento seguro a lo largo de toda su vida útil. Por el contrario, en el caso de los cables estáticos, normalmente solo es necesario tener en cuenta aspectos como la estabilidad del lecho marino.
En función de su estructura, los cables umbilicales utilizados en los sistemas de producción submarinos pueden clasificarse en cables umbilicales de tubo de acero, cables umbilicales de manguera termoplástica, cables umbilicales eléctricos y cables umbilicales multifuncionales. Los cables umbilicales de tubo de acero destacan por su resistencia al aplastamiento, su solidez y su resistencia química, además de no presentar fugas de líquido. Sin embargo, presentan limitaciones como un radio de curvatura elevado, susceptibilidad al daño por fatiga, alto coste, dificultades operativas y largos plazos de entrega. Por el contrario, los cables umbilicales de manguera termoplástica ofrecen ventajas como su bajo coste, facilidad de manejo y un radio de curvatura reducido. No obstante, presentan una menor resistencia al aplastamiento y una menor resistencia química, y son propensos a las fugas de líquido y a la expansión bajo presión interna. Entre ellos, los tubos de acero inoxidable superdúplex presentan una baja latencia de respuesta y son impermeables al medio de transmisión, lo que los convierte en la opción preferida para diseños de cables umbilicales de gran longitud. En entornos de uso dinámico en aguas poco profundas o en los que es necesario enrollar y desenrollar el equipo repetidamente, las mangueras termoplásticas con buena flexibilidad y un radio de curvatura más pequeño son la mejor opción. Ambos tipos de cables tienen sus ventajas y, a menudo, se utilizan de forma combinada en aplicaciones prácticas.