En un solo cargamento, un pequeño error relativo en la energía medida puede valer una gran suma, y el vendedor y el comprador lo leerán cada uno a su favor. El GNL es uno de los fluidos más difíciles de medir para la transferencia de custodia. Es criogénico y está cerca de la ebullición, y su densidad y poder calorífico cambian con la composición. Cualquier entrada de calor o caída de presión hace que se evapore y desprenda vapor. También se mide habitualmente en tanques de barcos que se mueven, se asientan y se inclinan. La factura es en energía, pero los instrumentos miden nivel, temperatura, presión, flujo y composición. Cada uno añade su propia incertidumbre, y esas incertidumbres se acumulan.

Este artículo cubre cómo se construye la cadena de medición, dónde encaja la medición dinámica junto al aforo tradicional de tanques, y qué comprobar cuando se especifica o audita un sistema.

Contexto de normas y requisitos

La transferencia de custodia de GNL se rige principalmente por el contrato y la práctica de la industria, no por una regulación única. La referencia práctica es el GIIGNL LNG Custody Transfer Handbook (6ª edición, 2021). Establece las mejores prácticas actuales para la medición en buque y en tierra, el cálculo de la energía transferida y cómo las partes deben manejar la documentación y las disputas.

Varias normas internacionales respaldan el manual:

  • ISO 6578 cubre la medición estática y el procedimiento de cálculo para hidrocarburos líquidos refrigerados.
  • ISO 10976 cubre la medición de carga a bordo de buques metaneros.
  • ISO 8943 cubre el muestreo continuo de GNL.
  • ISO 6976 cubre el cálculo de los valores caloríficos y la densidad a partir de la composición del gas.

ISO 6919:2024 cubre la medición dinámica de GNL como combustible marino en el abastecimiento de camión a barco y de barco a barco. Ese es un trabajo diferente al de los grandes cargamentos de buque a tierra, pero muestra hacia dónde se dirigen las cosas: hacia la medición dinámica basada en la masa.

Sobre la armonización, el documento de VSL en el Boletín de la OIML (2024), Towards harmonized mass and volume measurements for LNG custody transfer, apunta en la misma dirección. Los enfoques de masa y volumen se están alineando en todo el comercio, y la trazabilidad metrológica se está convirtiendo en un requisito por derecho propio.

La cadena de medición: del tanque a la factura

La energía como cantidad calculada

La energía de transferencia de custodia nunca se lee en un solo instrumento. Para una descarga, el enfoque del manual se reduce a:

E_net = E_liquid − E_gas returned + E_gas consumed

E_liquid es el volumen de líquido multiplicado por la densidad y por el poder calorífico bruto basado en la masa. E_gas returned es la energía del vapor enviado de vuelta al barco. E_gas consumed es la energía del gas quemado como combustible durante la transferencia. Las convenciones de signos y los términos exactos deben seguir el contrato y el manual, especialmente en la carga, donde el gas desplazado va a tierra.

Cada término depende de sus propios instrumentos:

  1. Volumen proviene del aforo de nivel del tanque, las tablas de calibración del tanque y las correcciones por asiento y escora.
  2. Densidad se calcula a partir de la composición y la temperatura del líquido. Nadie la mide directamente.
  3. Poder calorífico proviene de la composición, calculada según ISO 6976.
  4. Composición proviene del muestreo y la cromatografía de gases.
  5. Gas devuelto o consumido necesita medición de flujo de gas y calidad del gas.

Medición estática: el método de referencia

El método establecido es el aforo estático del tanque antes y después de la transferencia. Los medidores de nivel (radar, flotador o capacitancia), los sensores de temperatura multipunto y los transmisores de presión se leen en los puntos de custodia de apertura y cierre. Los volúmenes se corrigen luego utilizando las tablas de aforo del tanque y el asiento y escora del buque.

Fortalezas y límites:

  • Está consolidado y aceptado contractualmente, y el procedimiento está definido en ISO 10976.
  • Es tan bueno como las tablas de calibración del tanque, que a su vez dependen del levantamiento original del tanque y de cualquier recertificación posterior.
  • Mide la diferencia entre dos grandes volúmenes. Un pequeño error de nivel en cualquier punto se traslada directamente a la cantidad transferida.
  • El movimiento del buque, la estratificación y el desequilibrio vapor-líquido añaden incertidumbre a ambas lecturas.
  • Es una medición del lado del buque. La terminal en tierra no puede confirmarla de forma independiente sin un segundo método.

Muestreo y composición

La densidad y el poder calorífico dependen de la composición, por lo que el muestreo importa tanto como el nivel o el flujo. El GNL tiene que estar totalmente vaporizado antes del análisis. La vaporización parcial fracciona la muestra y empuja la composición analizada hacia los componentes más ligeros, razón por la cual el muestreo continuo (ISO 8943) utiliza un vaporizador diseñado específicamente. Compruebe estos puntos:

  • La posición de la sonda de muestreo, para que la muestra represente el líquido que fluye.
  • El control de temperatura y presión del vaporizador, para evitar el fraccionamiento.
  • La trazabilidad del gas de calibración del cromatógrafo de gases y el ciclo de análisis.
  • El cálculo de la densidad a partir de la composición, según el método acordado en el contrato y el manual.

Debido a que la factura es en energía, un error de composición se convierte directamente en dinero.

Medición dinámica: ultrasónica y Coriolis

Medidores ultrasónicos como medidores de verificación volumétrica

Los medidores ultrasónicos no tienen partes móviles y no añaden una caída de presión que pudiera causar una vaporización instantánea (flashing) adicional. El paso permanece mayormente despejado, lo que es adecuado para líneas criogénicas de gran diámetro.

Consideraciones prácticas:

  • Acondicionamiento de flujo. Las longitudes rectas aguas arriba y aguas abajo, y cualquier acondicionador, deben diseñarse para el medidor específico. El flujo turbulento y la distorsión del perfil son los principales errores de instalación.
  • Riesgo de dos fases. Cualquier vapor en la línea de líquido interrumpe la trayectoria acústica y corrompe la lectura. Entienda el margen de subenfriamiento y el perfil de presión antes de especificar el medidor, y configure alarmas por pérdida de calidad de señal.
  • Velocidad del sonido. La velocidad del sonido medida funciona como diagnóstico. Compare su tendencia con los valores predichos a partir de la composición y obtendrá una verificación cruzada tanto del estado del medidor como del estado del líquido.
  • Calibración. La calibración con agua extrapolada al servicio criogénico requiere justificación.

Medidores de Coriolis

Los medidores de Coriolis miden el flujo másico y la densidad directamente, lo que resulta atractivo donde se aplica la fijación de precios basada en la masa o el suministro de combustible (bunkering). Esta es la tecnología detrás de los sistemas basados en patines, como los patines de flujo para transferencia de custodia basados en Krohne descritos por ASaP. Para el caso de bunkering de camión a barco, ISO 6919:2024 aborda la medición dinámica.

En comparación con los medidores ultrasónicos, las unidades de Coriolis introducen una caída de presión y necesitan un diseño criogénico cuidadoso. La geometría y el tamaño del tubo limitan los tamaños de línea donde un solo medidor es práctico, por lo que los recorridos paralelos son comunes en flujos menores. La estabilidad del cero en condiciones criogénicas requiere atención real. El estrés de instalación y los gradientes térmicos pueden desplazar el cero, por lo que el procedimiento de verificación del cero debe definirse para la operación con líquido frío.

Comparación

Aspecto Medición estática de tanques Medidor ultrasónico (medidor de verificación) Medidor de Coriolis
Cantidad medida Volumen a partir de nivel y tablas de tanque Flujo volumétrico Flujo másico y densidad
Rol típico Referencia contractual para carga de buques Verificación independiente del volumen transferido Medidor primario o de verificación, especialmente en transferencias menores y bunkering
Dependencia clave Tablas de calibración de tanques, corrección de asiento y escora Perfil de flujo, ausencia de vapor Estabilidad del cero, estrés de instalación
Caída de presión Ninguna en la línea de transferencia Despreciable Presente, y un riesgo de flashing
Fallo principal a vigilar Deriva del medidor, estratificación Pérdida de señal por flujo bifásico Desplazamiento del cero, arrastre de vapor
Trazabilidad Inspección de tanques y calibración de sensores La calibración extrapolada a condiciones criogénicas requiere justificación Igual, más verificación de densidad

Escenario ilustrativo: Una descarga en disputa

Este escenario es ilustrativo y no se basa en un evento real.

Una terminal descarga un cargamento. Las lecturas de los medidores estáticos de apertura y cierre del barco dan un volumen transferido. El medidor de verificación ultrasónico en tierra informa uno diferente, y la brecha sigue apuntando en la misma dirección a través de varios cargamentos. Ambas partes coinciden en que el cálculo de energía es correcto, por lo que la verdadera pregunta es qué volumen es el correcto.

Una investigación sensata se realiza en este orden:

  1. Confirmar que los diagnósticos del medidor de verificación estén limpios. Revisar la intensidad de la señal y las tendencias de la velocidad del sonido para detectar evidencia de vapor durante la transferencia.
  2. Comparar la velocidad del sonido medida con el valor predicho a partir de la composición muestreada y la temperatura. Una discrepancia indica un problema de composición, temperatura o del medidor.
  3. Revisar el certificado de calibración del tanque del barco y su última fecha de verificación, y verificar las correcciones de asiento y escora aplicadas en cada punto de custodia.
  4. Revisar las condiciones de la línea durante la transferencia para detectar caídas de presión o flashing aguas arriba del medidor.
  5. Solo entonces considerar la calibración de flujo del medidor, bajo el procedimiento de aislamiento seguro y purga en la lista de verificación a continuación.

El medidor de verificación no se declara correcto o incorrecto por sí solo. Su función es señalar una discrepancia y activar una revisión estructurada de toda la cadena.

Lista de verificación práctica

Especificación y diseño

  • Definir el punto de transferencia de custodia y la jerarquía de documentos rectores: contrato, manual GIIGNL y las normas ISO aplicables.
  • Exigir un presupuesto de incertidumbre completo que cubra volumen, densidad, poder calorífico y términos de gas, no solo el caudalímetro.
  • Diseñar los tramos del caudalímetro según las necesidades de longitud recta y acondicionamiento del medidor específico.
  • Proporcionar medición de presión y temperatura en el medidor para confirmar el líquido monofásico.
  • Especificar el diseño del vaporizador del sistema de muestreo, la ubicación de la sonda y la trazabilidad del gas de calibración del cromatógrafo.

Puesta en marcha y verificación

  • Documentar la base de trazabilidad de la calibración para servicio criogénico, incluyendo cómo se transfirió al GNL cualquier calibración con agua u otros fluidos.
  • Registrar diagnósticos base para cada medidor en la puesta en marcha (calidad de señal, velocidad del sonido, cero, densidad) para tendencias posteriores.
  • Verificar la velocidad del sonido ultrasónica frente a las predicciones basadas en la composición.
  • Acordar el procedimiento de disputa y la tolerancia para las diferencias estáticas frente a las dinámicas en el contrato, para que las cifras no se discutan tras la primera discrepancia.

Operación y mantenimiento

  • Monitorear tendencias de diagnóstico e investigar derivas sostenidas frente a la línea base de la puesta en marcha.
  • Mantener actualizados y auditables las tablas de calibración de tanques, certificados de medidores y registros de calibración de sensores.
  • Antes de abrir, retirar o inspeccionar cualquier medidor o componente de muestreo que haya contenido GNL o vapor, aplicar la secuencia completa de trabajo seguro:
  • aislar la sección y despresurizarla;
  • verificar energía cero;
  • aplicar bloqueo y etiquetado (lockout-tagout);
  • observar las precauciones de área clasificada y utilizar detección de gas en todo momento;
  • ventear de forma segura a un sistema designado;
  • calentar y purgar las secciones criogénicas antes de abrir, para evitar lesiones por frío e ingreso de aire o humedad.
  • Restablecer las comprobaciones de cero y las pruebas de fugas tras cualquier intervención antes de volver al servicio de transferencia de custodia.

Conclusión y próximos pasos

La transferencia de custodia de GNL precisa proviene de una cadena de medición coherente, donde el aforo estático, la medición dinámica, el muestreo y el cálculo se verifican entre sí. Los medidores ultrasónicos y de Coriolis refuerzan esa cadena principalmente al proporcionar evidencia independiente durante la transferencia. No reemplazan a los demás elementos.

Comience con tres acciones:

  1. Audite su presupuesto de incertidumbre frente al manual GIIGNL y las normas ISO pertinentes, e identifique el mayor contribuyente.
  2. Establezca líneas base de diagnóstico para cualquier medidor dinámico ahora, mientras se sabe que el sistema está sano.
  3. Confirme la base de trazabilidad de la calibración para su medición de flujo criogénico y alinee el lenguaje del contrato sobre la resolución de disputas antes del próximo cargamento.