Custody transfer de GNL: cómo las tecnologías más avanzadas de medición por ultrasonidos garantizan la precisión requerida

El GNL cambia de manos varias veces a lo largo de la cadena de valor, ya sea en ventas internas de la empresa, entre dos empresas o incluso entre países. Si tomamos como referencia los metaneros más recientes de la clase Q-Max, con una capacidad de hasta 266 000 m³ de GNL, el valor financiero de una carga ronda los 50 millones de euros por buque. Esta estimación se basa en valores medios de densidad y poder calorífico del GNL, así como en los precios futuros medios negociados en la Bolsa Europea de la Energía (EEX) para 2026. Este GNL debe medirse en términos de energía transferida del vendedor al comprador. Una incertidumbre del 0,1 % en esta medición equivale aproximadamente a 50 000 euros de GNL por buque durante la carga o descarga. Estas incertidumbres no pueden eliminarse por completo, pero sí pueden reducirse al mínimo.

Dado que el trasvase de GNL a gran escala se realiza a nivel mundial entre grandes empresas, no existen normativas locales ni globales específicas que vendedores y compradores deban cumplir. En lugar de contar con normas vinculantes a escala mundial, la metodología de medición actual se ha tomado de otros productos hidrocarburados —como el petróleo, el GLP y otros— y se ha incorporado en guías de mejores prácticas, como el GIIGNL Custody Transfer Handbook [3]. La medición más avanzada tiene en cuenta:

1. Medición de la cantidad de GNL (volumen y masa) mediante tecnología LTD (nivel, temperatura y densidad) en buques metaneros, con incertidumbres alcanzables del 0,2 % al 0,55 % (k=2) para el volumen de GNL, además de las incertidumbres adicionales asociadas a la densidad y la temperatura.
2. Medición de la calidad del GNL (valor calorífico) mediante CG y sistemas vaporizadores (véase, por ejemplo, [4] con incertidumbres alcanzables del 0,04 % y 0,07 % (k = 2)).

El manual indica que la incertidumbre global de la energía de GNL transferida se sitúa entre el 0,5 % y el 0,7 % (k = 2). Esta cifra equivale a una incertidumbre financiera de aproximadamente ± 250.000 a 350.000 € por cada operación de gran volumen.

Para ambos mensurandos —cantidad y calidad— existe tecnología capaz de ofrecer resultados suficientemente precisos cuando se dispone de buenas condiciones de medición. Sin embargo, el GNL plantea ciertos retos, que pueden dificultar la consecución de unas condiciones óptimas de medición en todas las circunstancias.

Los siguientes puntos (entre otros) deben tenerse especialmente en cuenta y corregirse para conseguir una lectura precisa de la cantidad o el volumen en el buque metanero:

• Las geometrías individuales de los depósitos del buque (tablas de calibración), que permiten convertir el nivel medido en volumen y aplicar las correcciones necesarias por los elementos internos del depósito y por los cambios geométricos inducidos por la temperatura.
• El movimiento del depósito de GNL provocado por el balanceo y cabeceo del buque (escora y trim), así como por las corrientes de convección que se generan en el interior del tanque.
• La presencia de GNL en ebullición dentro del depósito, que difumina la frontera de fase entre el líquido y el gas.
• Los volúmenes muertos entre los depósitos del buque metanero y los depósitos de la terminal.
• La calibración y sellado adecuados de todos los instrumentos implicados, junto con la verificación por parte de un perito de que cada uno de ellos es válido y se encuentra correctamente instalado.
• El tiempo de asentamiento suficiente del depósito antes y después de la carga para permitir unas lecturas estables; sin embargo, al mismo tiempo es necesario minimizar los costes de ocupación del muelle mediante una transferencia rápida de GNL.

Para la medición de la calidad en la terminal de licuefacción o regasificación:

• La vaporización y muestreo representativos de GNL con un desfase temporal mínimo.

Normalmente, la instrumentación utilizada para medir la cantidad pertenece a la naviera o al armador del buque, mientras que la instrumentación destinada a medir la calidad es propiedad de la planta (de licuefacción o regasificación). Esta separación de responsabilidades puede añadir complejidad en caso de litigio.

Tanto los caudalímetros por ultrasonidos como los caudalímetros másicos Coriolis (MFM) forman parte de los métodos de medición dinámica en línea, en contraste con los métodos de medición estática, como el aforo de tanques o el pesaje mediante básculas puente. En la tabla siguiente se resumen los conceptos básicos, las ventajas y los retos asociados a la medición estática y dinámica de la cantidad de GNL:

Al pasar de un método de medición estático a uno dinámico, se resuelven los siguientes problemas:

• Geometrías individuales de los depósitos: el movimiento del buque o del fluido dentro del depósito deja de añadir incertidumbre de aplicación.
• Ya no es necesario considerar los volúmenes muertos ni los flujos internos de fluidos (GNL/BOG) dentro del buque metanero —por ejemplo, el gas combustible— o de la planta —por ejemplo, los compresores—. Los procedimientos previos del punto de custody transfer pertenecen al vendedor, mientras que los procedimientos posteriores, al comprador.
• Se reduce drásticamente el número de instrumentos que se deben verificar para confirmar que están correctamente calibrados y precintados, y además estos instrumentos se encuentran agrupados en una misma zona.
• La instrumentación —tanto de cantidad como de calidad— puede ser propiedad de una sola parte. En teoría, es posible configurar toda la instalación con un sistema maestro/de servicio, por ejemplo con un skid en el buque y otro en el muelle de la planta.

Además, los caudalímetros por ultrasonidos ofrecen las siguientes ventajas específicas para la dosificación de grandes cantidades de GNL:

• Se encuentran disponibles en diámetros de línea grandes, de hasta 36 pulgadas o más.
• No experimentan pérdidas de carga (que podría provocar gas de evaporación/cavitación)..
• Permiten realizar diagnósticos adicionales del proceso —como la velocidad del sonido— para monitorizar la calidad del GNL.
• Prácticamente no requieren mantenimiento y presentan con una deriva mínima.
• A su disposición encontrará caudalímetros por ultrasonidos aprobados para aplicaciones de custody transfer (por ejemplo, OIML R117).

El caudalímetro FLOWSIC900 se ha diseñado desde cero para la medición de GNL y se beneficia de la amplia experiencia combinada de Endress+Hauser y SICK en la medición de gas natural. Cuenta con la aprobación para aplicaciones de custody transfer conforme a la norma OIML R117:2019, en la clase de precisión más alta (0,3), para ser empleado en sistemas de medición dinámica de líquidos distintos del agua. Adoptando un enfoque conservador, la medición con caudalímetros por ultrasonidos alcanza una incertidumbre del sistema del 0,3 % según la norma OIML R117. Esto supone una mejora de la incertidumbre volumétrica de 0,25 % (al pasar de 0,55 % a 0,3 %), lo que equivale aproximadamente a una reducción de 125 000 € en la incertidumbre financiera por cada operación de (des)carga de un buque metanero.

Aunque ofrecen ventajas claras en precisión, los caudalímetros por ultrasonidos todavía generan ciertas reservas en cuanto a su idoneidad. Estas preocupaciones se abordan brevemente en la siguiente sección.

Durante el proceso de homologación metrológica conforme a la norma OIML R117:2019, Endress+Hauser —en colaboración con el organismo certificador NMi— puso especial atención en verificar la fiabilidad y la incertidumbre de medición del caudalímetro en condiciones criogénicas de GNL. [5]

Esto incluye ensayos específicos de los transductores para garantizar lecturas estables y precisas en condiciones criogénicas, realizados en un banco de pruebas diseñado a medida. También abarca la verificación de la transferibilidad desde un fluido de calibración (como agua o hidrocarburos líquidos) al fluido objetivo —el GNL, caracterizado por su baja viscosidad y alto número de Reynolds—, validación llevada a cabo en el banco de pruebas de GNL de VSL en Róterdam, trazable a unidades SI. [6]

Los resultados de la calibración que demuestran la transferibilidad entre fluidos, así como la linealidad del medidor y su extrapolación hacia números de Reynolds más altos, se muestran en el gráfico siguiente. Estos resultados confirman que este método es aplicable a los medidores utilizados en GNL.

Históricamente, la industria del GNL y del petróleo y gas ha tardado en incorporar esta tecnología por diversas razones. Tradicionalmente, el proceso para que una tecnología se convierta en un estándar industrial seguía estos pasos: primero la tecnología aparece y está disponible; después se desarrollan normas globales, locales y corporativas; y, finalmente, la tecnología se adopta y acaba convirtiéndose en una norma de la industria.

Si bien es el método más seguro para adoptar nuevas tecnologías, tiende a ralentizar la innovación. Por otra parte, no existe ninguna norma que obligue a seguir estos pasos tradicionales en las transacciones de GNL. Endress+Hauser invita a operadores y a empresas EPC (Ingeniería, Adquisición y Construcción) a descubrir qué tecnología se adapta mejor a las plantas de GNL actuales y futuras.

Dado que los caudalímetros por ultrasonidos presentan un comportamiento prácticamente libre de deriva, Endress+Hauser considera innecesaria la recalibración periódica de sus equipos de GNL en condiciones de operación normales. Así pues, se trata más bien de una cuestión de confianza en el caudalímetro en campo y de cómo demostrar que estos resultados de medición siguen siendo fiables. En el momento de la publicación de este documento, existen bancos de prueba de GNL con capacidades de hasta 4. 500 m³/h, capaces de cubrir caudales equivalentes a líneas de (des)carga de hasta 24 pulgadas o, considerando la extrapolación de la prueba, incluso superiores [7].  Sin embargo, la verificación presenta varios obstáculos prácticos, como el traslado del sistema de comprobación hasta el caudalímetro (por ejemplo, en un embarcadero), la necesidad de garantizar la estabilidad metrológica y la instalación de conexiones de proceso adecuadas para dicho sistema.

La recalibración en agua o aceite suele ser viable, pero normalmente requiere extraer el medidor de una tubería que, además, probablemente esté aislada. Desde la perspectiva del fabricante, el método más adecuado es aprovechar enfoques que hoy en día ya son estándar en la medición de gas natural y petróleo. Este enfoque utiliza dos caudalímetros ultrasónicos con diseños distintos (posiblemente también de diferentes proveedores) en una configuración maestro/servicio. En ella, el medidor de servicio se compara periódicamente con el maestro, y el maestro puede enviarse a recalibración sin necesidad de detener toda la línea de GNL.  En otras palabras, los operadores pueden considerar válida la calibración inicial de fábrica siempre que el caudalímetro maestro y el de servicio registren lecturas coincidentes.

Los caudalímetros por ultrasonidos, al igual que los caudalímetros másicos, funcionan idealmente en condiciones de medición monofásica. Estas condiciones pueden lograrse si el operario toma las precauciones adecuadas, como preenfriar la línea de medición y garantizar un aislamiento térmico fiable a lo largo de toda ella.

El diseño de FLOWSIC900 minimiza la posible entrada de calor en la sección de medición y permite un enfriamiento rápido del medidor. En las pruebas de flujo bifásico realizadas en el HZDR (Alemania), se determinó que las mediciones siguen siendo fiables hasta un 5 % de fracción volumétrica de gas (FVG).

Las dificultades y preocupaciones que habían limitado el uso generalizado de los caudalímetros por ultrasonidos en las aplicaciones de custody transfer de GNL se han superado en gran medida; la tecnología ya está preparada. En un futuro próximo, se espera ver cada vez más caudalímetros por ultrasonidos en las plantas de GNL. En primer lugar, se emplearán como caudalímetros de proceso en las líneas de carga y descarga para monitorizar las bombas de GNL o medir la escorrentía de GNL. En segundo lugar, se utilizarán como caudlíemtros de comprobación, sirviendo de referencia frente a la medición de nivel, antes de convertirse finalmente en el estándar industrial para la transferencia de custodia de GNL. Las normas internacionales seguirán evolucionando y facilitarán el uso de sistemas de medición de GNL basados en UFM o Coriolis, tanto para transacciones de pequeña como de gran escala. En última instancia, las incertidumbres de medición seguirán disminuyendo, lo que permitirá a los operadores de GNL centrarse en las incertidumbres económicas y políticas, que probablemente persistirán.

1. Informe Anual "GIIGNL", Grupo Internacional de Importadores de Gas Natural Licuado (GIIGNL), (2025), www.giignl.org/annual-report
2. shell LNG Outlook 2025', Shell, (2025), www.shell.com/what-we-do/oil-and-natural-gas/liquefied-natural-gas-lng/lng-outlook-2025.html
3. "Manual de Custody Transfer", GIIGNL, (2021), 6. a edn.
4. "Gas natural licuado - GNL", DVGW, www.dvgw.de/themen/gas/gase-und-gasbeschaffenheit/liquefied-natural-gas-lng
5. WINKLER, T., BODENDORFER, K., KLUPSCH, M, RACKOW, S., KADE, A., FRIEDRICH, S., WESER, R y EHRLICH, A., KADE, A '113 A Test Config para Caracterización de Medición de Caudal Polonir, Germany (24 de abril de 2023).
6. GUGOLE, F., SCHAKEL, M. D., DRUZHKOV, A. y BRUGMAN, M., 'Evaluación de la calibración de fluidos alternativos para estimar la incertidumbre de medición trazable del caudal de hidrógeno licuado', diario internacional de energía del hidrógeno, (21 de junio de 2024).
7. 'Verificadores de medidores criogénicos para el servicio de GNL', Equipos de gestión del caudal, https://flowmd.com/application-specific-meter-provers/cryogenic-meter-provers-for-lng-service/