Abstract

This paper describes an applicationdenominated GEMESIS, developedunder a web environment, for the oil andgas industry as a tool that facilitates themetrological management of custodytransfer and control measurementsystems. The application adapts to therequirements established by the nationalregulations recently integrated by theMinistry of Mines and Energy ofColombia, and allows the management ofmeasurement, loading / displaying ofcalibration certificates, graphical displayof control chart, instrument´s data sheet,calibration date prediction and assuranceprograms; also includes a program ofmetrological managment that serves tomonitor control curves, limits ofrepetitiveness and acceptance, amongothers.

Keywords: management, metrology,regulation, custody, calibration.

Luis Alejandro Duarte Martínez1, *, Jose Augusto Fuentes Osorio1

1 Corporación Centro de Desarrollo Tecnológico del Gas. Parque Tecnológico Guatiguará, km 2 vía El Refugio, Piedecuesta, Colombia.

* lduarte@cdtdegas.com

para el control metrológico de sistemas de mediciónpara el control metrológico de sistemas de mediciónAplicativo de gestión webAplicativo de gestión web

1. IntroducciónPara el Estado colombiano, lascompañías de producción, transporte ydistribución de petróleo y gas, así como lasociedad en general, las medicionesrealizadas en boca de pozo ytransferencia de custodia corresponden auno de los procesos claves en eldesarrollo de la industria y en lapreservación de la sostenibilidadeconómica del país, debido a que conestas mediciones:

• Las entidades del estado realizan loscálculos de ingresos por concepto deregalías debido a la explotación derecursos no renovables,

• Son realizadas las transaccionescomerciales entre actores de lacadena del petróleo y gas natural,

• Son monitoreados y controlados losbalances de masa y energía depetróleo y/o gas dentro de los límitesestablecidos para cumplimiento de laregulación nacional y para optimizarlos procesos de medición que

garanticen las menores perdidas de laactividad.

Debido a estas razones, los procesos decontrol metrológico que realiza cadaempresa para cubrir los sistemas demedición y los resultados derivados deesta gestión, son de crucial importanciaporque garantiza la transparencia en losprocesos de medición, así como laconfianza de los diferentes actoresrelacionados con la medición ytransacciones comerciales.

Ante este panorama, los entesregulatorios, han recientemente realizadocambios sustanciales en la regulaciónnacional y normatividad colombiana,relacionados con requisitos enfocados ala gestión necesaria para garantizar elcontrol metrológico de los procesos demedición:

• En el caso de la industria deproducción petróleo y gas, endiciembre de 2016 nació la Resolución41251 de 2016 [1] de Ministerio deMinas y Energía, “Por la cual sereglamenta la medición del volumen y

Resumen

El presente artículo describe un aplicativo denominado GEMESIS, desarrollado bajo ambienteweb, para la industria del petróleo y gas como una herramienta que facilita la gestión metrológicade los sistemas de medición de transferencia de custodia y fiscalización. El aplicativo se adaptaa los requerimientos establecidos por las regulaciones nacionales recientemente integrados porel Ministerio de Minas y Energía de Colombia, y permite la gestión diaria de medición,carga/visualización de certificados de calibración, visualización gráfica de la carta de control,ficha técnica del instrumento, predicción de la fecha de calibración y programas deaseguramiento; incluye también un programa de administración metrológica que sirve para llevarcurvas de control, límites de repetibilidad y de aceptación, entre otros.

Palabras clave: gestión, metrología, regulación, custodia, calibración.

19

la determinación de la calidad de loshidrocarburos producidos en el paíspara la adecuada liquidación de lasregalías y contraprestacioneseconómicas en favor del Estado”. Endicha resolución, además deestablecer los requisitos técnicos quedeben cumplir las tecnologías demedición de flujo de hidrocarburoslíquidos, gaseosos y multifásicos; seestablece en el capítulo 7 que todoproductor debe implementar unagerencia metrológica que se encarguede:

◦ Mantener un Sistema de GestiónMetrológica que integre la gestióndocumental de los procesos demanejo de cálculos de volúmenes,inventarios, balances dehidrocarburos, trazabilidad de lasmediciones, información sobreauditorias de medición entre otras,que permita contar con lainformación actualizada de lacontabilización de los recursosexplotados.

◦ Contar con una bitácora deactividades diarias de mediciónque corresponde a unaherramienta física o digital quepermita el seguimiento y control enla ejecución de las actividades decalibración, auditorías,inspecciones, verificaciones, entreotras relacionadas con medicionesfiscales y de boca de pozo deacuerdo a unos planes demantenimiento y aseguramientometrológico específicos.

• Contar con un programa deadministración metrológica quepermita monitorear curva de control,límites de repetibilidad y deaceptación.

• En el caso de puntos de transferenciade custodia de gas natural, elReglamento Único de Transporte –RUT [2] y sus actualizacionesestablecen los lineamientos paratransporte de gas natural y losrequisitos metrológicos que debencumplir los puntos transferencia decustodia al cual se le han realizadoscambios e inclusiones significativas enlos últimos cinco (5) años. La últimainclusión ha sido la Norma TécnicaColombiana NTC 6167 [3] queespecifica los requisitos metrológicosque debería cumplir un sistema demedición utilizado como transferenciade custodia. En el numeral 6, la NTC6167 establece los lineamientos quese deben seguir para garantizar elcontrol metrológico de los sistemas demedición en los cuales se incluye:

◦ La estrategia para garantizar latrazabilidad de las mediciones y lametodología para evaluar que losequipos se encuentran dentro delos errores máximos permisibles.

◦ la inclusión de un programa deconfirmación metrológica deacuerdo a la ISO 10012 yestablecimiento de frecuencias decalibración de acuerdo a la OIMLD10.

◦ El establecimiento de programas

Met&Flu20

de calibración, verificaciónmetrológica e inspección a cadaequipo de medición que integra elsistema, que permitan brindar elconocimiento técnico suficientessobre el desempeño metrológicode los equipos, para considerarlosaptos para las mediciones.

Para la implementación de estosrequerimientos regulatorios y quepermiten mejorar los procesos detransacciones comerciales, gran parte delas compañías típicamente utiliza lagestión de documentación de informaciónde manera física, haciendo que algunosprocesos sean complejos y tediosos a lahora de realizarlos dado que se requierevarios formatos de registros, tablas decálculos, y documentos de control desdeel ingreso en la operación de los sistemasde medición y que se debe monitorear

diariamente para lograr el controlmetrológico requerido. Esta condicióngenera en algunos casos, un costo depersonal requerido para realizar dichoproceso de gestión.

Una de las alternativas para brindar unasolución a esta necesidad, es eldesarrollo de una herramientacomputacional que permita realizar lagestión documental y los cálculosestadísticos para cumplir con lasdiferentes tareas de control metrológico ycon la característica adicional que seaubicua, es decir, que pueda serconsultada de en cualquier momento y encualquier lugar que garantice la seguridady confidencialidad de las información.

Por lo anterior, la Corporación CDT deGas desarrolló un herramienta web parala GEstión MEtrológica de SIStemas demedición - GEMESIS que facilita la gestión

21

Elementos aevaluar

Requisitos Regulatorios para control Metrológico Facilidades que permiteGEMESIS para dar

cumplimientoResolución 41251 NTC 6167

1 Sistema demedición global

Bitácora de actividades demedición - Estructura GEMESIS

Monitoreo de incertidumbre demedición

Monitoreo error máximopermisible Cartas de control virtuales

Inspecciones periódicas Inspecciones periódicas Programa de inspección periódica yalmacenamiento de los informes

2

Instrumentos demedición que

integran el sistema;volumen, presión,temperatura,

propiedades, etc.

Límites máximos dados porfabricante

Error máximo permisible decada instrumento Cartas de control virtuales

Calibraciones periódicas Calibraciones periódicas Programa de calibración periódica yalmacenamiento de los informes

Verificaciones intermedias Verificaciones intermedias Programa de verificación periódicay almacenamiento de los informes

3Gestión

documental delsistema

Visualización, descripción y característica técnica de losequipos Fichas técnicas virtuales

Cartas de control de cadaequipo

Cartas de control de cadaequipo Cartas de control virtuales

Tabla 1. Satisfacción de los requisitos regulatorios por parte de la aplicación GEMESIS

documental y el control metrológico desistemas de medición de gas y petróleopara fiscalización o transferencia decustodia, el cual se puede consultar yoperar desde cualquier dispositivo fijo oMóvil.

2. Requerimientos de diseñopara GEMESISGEMESIS es una herramienta webdiseñada en una plataforma informáticadesarrollada bajo Visual Studio .NET, quese enfoca en ser gestor documental quefacilita la organización de la informaciónrelacionada con el desempeñometrológico de los equipos de medición ycuenta con herramientas estadísticas quepermiten la generación y visualización decartas de control, evaluación de erroresmáximos permisibles, entre otros. La

Tabla 1 muestra el alcance de GEMESISque permite dar cubrimiento a lasnecesidades.

3. MetodologíaPara el desarrollo del aplicativoGEMESIS, se utilizó el desarrollo enespiral que corresponde a un modelo deciclo de vida del software [4], donde lasactividades de este modelo se conformanen una espiral, en la que cada bucle oiteración representa un conjunto deactividades. Las actividades no estánfijadas a ninguna prioridad, sino que lassiguientes se eligen en función delanálisis de riesgo, como se muestra en laFigura 1.

Cuentan con la ventaja que el software sedesarrolla en una serie de versiones

Figura 1. Descripción del método espiral. Tomado de [4].

Met&Flu22

23

Figura 2. Descripción de la estructura del aplicativo GEMESIS.

incrementales, en el cual en las primerasiteraciones la versión incremental podríaser un modelo en papel o un prototipo;mientras que durante las últimasiteraciones se producen versiones cadavez más completas del sistema diseñado,lo que genera una continua evolución dela herramienta.

4. Arquitectura de laherramientaGEMESIS está desarrollada bajo laherramienta Visual Studio .NET deMicrosoft, y la base datos se construyóbajo el motor Microsoft SQL Server. Estosservicios están operando bajo WindowsAzure, un sistema que garantiza

operatividad y confianza durante todo eltiempo. Bajo estas herramientas seprogramaron y establecieron diferentesmódulos, que se representangráficamente en la Figura 2 y permitenatender los diversos requerimientos yamencionados.

4.1 UsuariosEs el modulo que permite identificarquien es el usuario que está ingresandopara brindar los permisos de acceso deinformación y bases de datos, previo alingreso de un nombre de usuario y clavedefinida. Una compañía que utilice elaplicativo GEMESIS puede contar condiferentes usuarios que poseen

Figura 3. Listado de empresas, y visualización de estaciones de la empresa seleccionada.

Met&Flu24

diferentes permisos para crear, modificar,editar, eliminar, descargar documentos, osimplemente visualizar información.

4.2 EmpresasMódulo donde se listan y se crean losdatos de cada una de las empresas, aestas empresas se le relaciona un usuariopara que particularmente al entrar alaplicativo podrá visualizar solo lainformación de ella y los demás datoscargados como son las estaciones, tiposde estación e instrumentos. En la Figura 3se presenta la interfaz de esta sección enel momento de la escritura del presentedocumento.

4.3 EstaciónUna empresa puede contar con diferentestipos de estación, las cuales representanun conjunto de instrumentos de medición

que requieren ser monitoreados para sucontrol. Por lo tanto, GEMESIS tiene unmódulo denominado Estación, quepermite identificar la característica delsitio en las tres opciones mencionadas.Esto permite subdividir los instrumentos yequipos de acuerdo a la divisiónorganizacional de la empresa, o algunaotra clasificación que desee usarse. Parael caso específico de los puntos defiscalización y transferencia de custodiade petróleo y gas, se puede utilizar elesquema de estaciones para representarcada sistema de medición. La Figura 4muestra la apariencia de la interfaz deusuario del módulo Estación, en elpresente momento.

4.4 InstrumentosDespués de que un usuario (conpermisos suficientes) ha definido oconsultado una estación específica,aparece un módulo denominado

Figura 4. Listado de tipo de magnitudes seleccionados por tipo de estación

25

Figura 6. Descripción de la ficha técnica del instrumento.

Figura 7. Listado de certificados de calibración por cada instrumento.

Figura 5. Listado de instrumentos seleccionados por magnitud.

Met&Flu26

“instrumentos” el cual permite ingresar oconsultar los diferentes instrumentos oequipos de medición que hacen parte dela estación y que van hacer monitoreados.En el caso de una estación querepresenta un sistema de medición(aplicable a puntos de fiscalización ytransferencia de custodia de petróleo ygas) típicamente se tienenpreestablecidos los instrumentos:medidores de volumen, presión,temperatura, computador de flujo yanalizadores de calidad del fluido que sonlos instrumentos que normalmente seencuentran en los sistemas de mediciónobjeto de la presente lectura.

Cuando se consulta un instrumentodeterminado se tiene varias opciones deconsulta, las cuales se muestran en laFigura 5.

4.4.1 Ficha técnicaCuando se selecciona en el instrumento,la opción ficha técnica se puede ingresary/o visualizar (dependiendo del permisodel usuario) las características técnicasrequeridas para identificar claramente losinstrumentos (serie, fecha de instalación,modelo, etc.) y sus características deoperación y desempeño metrológicocomo es el caso de los errores máximospermisibles establecidos en laregulaciones. En la Figura 6 se puedeobservar una captura de pantalla de laficha técnica de un instrumento.

4.4.2 DocumentaciónCuando se selecciona la opción

documentación, es utilizada para elingreso de carga o visualización dedocumentos que describen los resultadosde actividades metrológicas obtenidopara el instrumento especificado. Estemódulo cuenta con varias opciones, quese pueden ver en la Figura 7.

Calibración: Opción donde se puedenadjuntar y visualizar los diferentescertificados de calibración overificaciones intermedias emitidas parael instrumento especifico a lo largo desu operación en el sistema de medición.Los documentos adjuntos puede tenerformato *.doc, *.xls o *.pdf siendopreferible este último.

Inspección: en esta opción se adjuntany visualizan los diferentes informes deinspección o auditorias metrológicasaplicables al instrumento de medición yque se han realizado a lo largo de suoperación en el sistema de medición.

Mantenimientos: Opción donde seregistran y visualizan los diferentesreportes de mantenimiento delinstrumento.

Diagnósticos: se refieren a la opcióndonde es posible adjuntar o visualizarlos reportes de diagnóstico que serealizan para evidenciar la correctaoperación del equipo o una potencialfalla. Esta opción es principalmenteaplicable para medidores de volumencomo el caso de ultrasónicos/másicoscon la emisión de autodiagnósticos,turbina con reporte de la prueba de spintime, desplazamientos positivos con laprueba del diferencial de presión o

27

computadores de flujo con el reporte deeventos.

4.4.3 Carta de control

A partir de esta opción GEMESISsuministra, para cada uno de losinstrumentos de medición, gráficos deerror máximo de medición contra tiempo,lo que permite evidenciar cómo es elcomportamiento de la exactitud delinstrumento a lo largo del tiempo. Estopermite contar información para predecirel comportamiento en el futuro yadicionalmente en conjunto con lainclusión de los errores máximospermisibles, se puede evidenciargráficamente el cumplimiento deldesempeño de instrumento con respectoa dichos límites. La Figura 8 muestra lapresentación actual de la carta de control.

4.4.4 Intervalos de calibraciónCon este módulo, GEMESIS estima elintervalo de calibración y por lo tanto,

sugiere una próxima fecha de calibraciónaplicando los métodos descritos en laOIML D10, obteniendo el período acordea la confiabilidad metrológica propia delinstrumento bajo evaluación y tenerevidencias para el ajuste con respecto alos definidos en la resolución 41251 de2016 y la norma NTC 6167. Para lograrlo,utiliza la información de los históricos dedesempeño metrológico del instrumentoobtenido con los diferentes certificados decalibración y verificación intermedia, ytiene en cuenta el error máximopermisible por la regulación aplicable.

4.4.5 Planes de controlCon este módulo se tiene acceso a losdiferentes planes y cronogramas confechas establecidas para lascalibraciones, verificaciones,mantenimientos e inspecciones oauditorías metrológicas. Dicha opcióncuenta con alarmas que permiten daraviso con anterioridad cuando seencuentra cerca una fecha para realizarcualquiera de estas actividades.

Met&Flu28

Figura 8. Visualización de la carta de control de acuerdo a los certificados ingresados.

5. ResultadosComo resultado, se desarrolló el aplicativoGEMESIS basado en una estructuraadministrativa para el control metrológicode los sistemas de medición, que seopera de la siguiente forma. Acontinuación se describe someramente el

proceso de uso.

Por medio de un usuario y contraseña elusuario ingresa al aplicativo como semuestra en la Figura 9.

Al dar clic en iniciar se visualiza el menúprincipal, de acuerdo a los permisos de

Figura 10. Visualización del menú principal.

Figura 9. Visualización inicio del aplicativo.

29

cada usuario, se listaran los diferentesaccesos directos como son: empresa,estación, instrumento, adjuntardocumento y personas. La Figura 10muestra un fragmento de la interfaz.

Al dar clic sobre empresa se visualizaránel listado de empresas, en esta pantallatendrá la opción de crear empresa y deeditar los datos de la empresa. La Figura11 muestra la apariencia actual delformulario.

En caso de tener los permisoscorrespondientes, al dar clic sobre elmenú en estación se visualiza una listadesplegable de empresas donde seselecciona una de ellas, y de acuerdo aesta selección se muestran las diferentesestaciones relacionadas con la empresaseleccionada.

Habitualmente, un usuario sólo tendráacceso a su propia empresa. La Figura 12presenta el listado de estaciones, en laversión actual del aplicativo.

Al dar clic sobre el menú en instrumentosse listarán todos los instrumentos, al serseleccionada la empresacorrespondiente. La Figura 13 muestra lapresentación actual de los instrumentos.

Al dar clic en adjuntar documento lepermite al usuario seleccionar la empresa(si aplica), seleccionar el instrumento yguardar el certificado de calibración, seincluyen los puntos de calibración y lafecha. La Figura 14 muestra la interfaz enla versión actual del aplicativo.

Al dar clic en el menú personas, donde secrean los usuarios con permisos sobre elaplicativo. La Figura 15 ilustra laapariencia actual del listado de usuarios.

6. DiscusiónComo se describió en el esquema dedesarrollo seleccionado, el proceso dedesarrollo del aplicativo es un proceso

Met&Flu30

Figura 11. Visualiza el listado de empresa.

31

Figura 12. Visualiza el listado de estaciones.

Figura 13. Visualización de instrumentos.

Figura 14. Visualización de los certificados de calibración.

Met&Flu32

continuo, en el cual paulatinamente sevan generando nuevas versiones queincrementen la robustez, confiabilidad yseguridad, y que adicionen nuevascaracterísticas que se estimenconvenientes.

Una de las posibles nuevascaracterísticas consistiría en implementarun módulo de estimación deincertidumbre usando el método GUM,para facilitar dicha estimación paraempresas y procesos que lo requieran.

7. ConclusionesLa Corporación CDT de Gas hadesarrollado un nuevo software, llamadoGEMESIS, orientado a facilitar el controlmetrológico para los instrumentos decalibración.

GEMESIS es una herramienta webdiseñada para facilitar las actividades decontrol metrológico que actualmente seestán exigiendo mediante lasregulaciones nacionales que permiten

lograr procesos de medición con un nivelde confianza aceptable y por lo tantotransparencia en los procesos detransacciones comerciales de petróleo ygas. Igualmente, es adecuada paracumplir varios requisitos de gestión y deaseguramiento de calidad de lasmediciones en laboratorios de calibracióny ensayos.

El desarrollo de este aplicativo, se planteócomo una solución de estructuraadministrativa, que organiza y controla deacuerdo a los requisitos regulatorios parael control metrológico NTC 6167.

El diseño del software fue pensado enespiral, para que a partir de larealimentación que puedan hacer losusuarios en cuanto a usabilidad eidentificación de oportunidades de mejorapueda ser eventualmente modificado.

Figura 15. Visualiza el listado de usuarios para el ingreso al aplicativo.

33

Bibliografia[1] República de Colombia, Ministerio deMinas y Energía. 2016. Resolución No.41251 de 2016 - Reglamento de mediciónde voumen y determinación de la calidadde hidrocarburos producidos enColombia.

[2] República de Colombia, Comisión deRegulación de Energía y Gas. 1999.Resolución CREG-071 de 1999,Reglamento Único de Transporte de Gas– RUT.

[3] Icontec Internacional, 2016. NTC 6167Medición de transferencia de custodia degas natural en gasoductos.

[4] Fariño G. 2011. Modelo Espiral de unproyecto de desarrollo de software.