Optimización de la rentabilidad en edificios de alto rendimiento mediante el comisionamiento

Los edificios de alto rendimiento, como los laboratorios BSL, requieren sistemas de construcción altamente especializados y protocolos operativos para garantizar la seguridad, el cumplimiento normativo y la eficiencia operativa. Como resultado, los costos del ciclo de vida de dichas instalaciones, incluido el consumo de energía, el mantenimiento y los gastos operativos, son sustanciales. Se ha demostrado sistemáticamente que el comisionamiento reduce estos costes antes, durante y después de la construcción, al tiempo que mejora el rendimiento, el cumplimiento normativo y la sostenibilidad.

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Los desafíos de costos de los laboratorios BSL

Los laboratorios BSL se encuentran entre los más caros de diseñar y construir. Aunque los costos varían significativamente según el nivel de BSL, el tamaño, la ubicación y la complejidad de las instalaciones planificadas (entre muchos otros factores), un informe de Cushman & Wakefield encontró que el costo promedio de equipamiento de [1] los  laboratorios BSL-3 en los Estados Unidos fue de aproximadamente $ 16,000 USD por m2 en 2024, con costos que alcanzaron los $ 21,500 USD por m2 en algunos mercados.[2] Estos costes representan un aumento con respecto a 2023, y los autores del informe señalan que los continuos problemas de la cadena de suministro y el aumento de los precios de determinados productos básicos podrían seguir elevando los costes. El costo de equipar los espacios BSL-4, que no solo requieren sistemas más complejos sino también 600 m2 de espacio de soporte por cada 93 m2 de espacio de laboratorio, se disparó a alrededor de $ 28,000 and $35,000 USD por m2 en 2024, con proyecciones que indican un aumento del 30% para nuevas construcciones.

Además de la inversión en el diseño, la construcción y el equipamiento de los laboratorios de contención, existen costos continuos relacionados con la operación de las instalaciones: hace más de una década, los expertos señalaron que el costo de construir una instalación BSL-3 puede ser cuatro veces mayor que el de una BSL-2, y destacaron que esto puede aumentar hasta un 800% cuando se tienen en cuenta los costos operativos.[3] Según R. Heckert y sus coautores, el mantenimiento anual de las instalaciones de alta contención puede ser tan alto como el 15% del costo de construcción original.[4] Un estudio de 2012 [5] estimó que los costos de mantenimiento e ingeniería para los espacios BSL-3 eran de aproximadamente $968 por m2, mientras que para los espacios BSL-4, el costo era significativamente mayor, de $2,454 por m2. Estas cifras son consistentes con las cifras reportadas por el Laboratorio Australiano de Salud Animal (AAHL) en 2011: los costos anuales de mantenimiento y operación fueron de aproximadamente $2,400 por m2 (un total de $6.8 millones de AUS) para sus instalaciones de alta contención BSL-3 y 4.[6] En cuanto a los costos totales, en un informe de la Reunión Consultiva de la OMS sobre la Red de Laboratorios de Alta/Máxima Contención (Nivel 4 de Bioseguridad) celebrada en 2017, se señaló que los costos medios de funcionamiento de cuatro laboratorios BSL-4 en los Estados Unidos oscilaban entre 8 y 13 millones de dólares al año. En el caso de las instalaciones de máxima contención, se citan los costos anuales operativos como más del 10% del costo inicial de construcción.[7]

El principal factor que contribuye a los altos costos operativos de estas instalaciones es su intenso consumo de energía. En 2011, PG&E informó[8] que los laboratorios consumen entre cinco y diez veces más energía por pie cuadrado que los espacios de oficina típicos, mientras que los laboratorios especializados con salas limpias y grandes cargas de procesamiento pueden consumir hasta 100 veces más; en el mismo año, Hopkinson et al. descubrieron que los laboratorios en el Reino Unido consumían más de 730 Kwh por m2 por año.[9] Esa cifra se encuentra en el medio del rango que PSE calculó una década más tarde de 30 a 100 kWh por pie cuadrado por año (aproximadamente 335 a 1075 kWh por m2) y 75,000 a 800,000 Btu de gas natural.[10] La mayor parte de esta demanda de energía es impulsada por sistemas y procesos que son vitales para el funcionamiento seguro del edificio y el bienestar del personal y la comunidad circundante (cambios de aire, salas limpias, calefacción y aire acondicionado), todos los cuales requieren sistemas de manejo de aire y HVAC que consumen mucha energía. El uso de energía en estos sistemas suele ser mucho mayor que en los edificios de oficinas estándar o incluso en las instalaciones sanitarias típicas. Según un estudio de 2011 sobre el consumo de energía de los laboratorios, hasta el 60% del uso total de energía de los laboratorios de química y hasta el 45% de los laboratorios de ciencias de la vida estaba relacionado con la ventilación.[11] Otros expertos han sugerido que los sistemas de climatización representan más del 60% del consumo total de un laboratorio.[12] [13]

El comisionamiento y su papel en la optimización de costes

Una forma de mitigar estos costos (y otros) es a través del comisionamiento (Cx), definido de manera muy general como “un proceso sistemático destinado a verificar y documentar que los sistemas de construcción nuevos y existentes funcionan de acuerdo con el diseño del edificio y los requisitos operativos del propietario”.[14] Inevitablemente, el Comisioning añadirá otra línea a los ya grandes presupuestos. Un plan de Comisioning integral puede costar una cantidad equivalente a entre el 1,5 y el 3% del costo total de construcción y los propietarios pueden verse tentados a considerarlo como un costo “adicional” y, por lo tanto, discrecional. Sin embargo, se ha confirmado repetidamente a través de estudios cada vez más ricos en datos que el comisionamiento vale la pena la inversión. Los ahorros obtenidos a través de la reducción de la demanda de energía, la vida útil extendida del equipo, la entrega a tiempo y la prevención de errores (entre muchos otros beneficios) permiten a los propietarios recuperar su inversión en el comisionamiento en tan solo 1,1 años para la construcción existente y 4,2 años para los nuevos proyectos de construcción.[15]

El comisionamiento desempeña un papel vital en todas las etapas del ciclo de vida de un edificio, desde la planificación y el diseño hasta la operación y el mantenimiento continuos. El comisionamiento previo a la construcción brinda la oportunidad de revisar los diseños, los sistemas y las expectativas antes de que comience el proceso de construcción. Un objetivo clave en esta etapa es garantizar que los equipos y sistemas seleccionados sean apropiados para las funciones previstas del edificio. En esta etapa también se desarrolla una documentación completa de todos los sistemas y planos.  La puesta en marcha antes de que comience la construcción también permite identificar posibles defectos de diseño y violaciones de cumplimiento, los cuales son mucho más fáciles y menos costosos de resolver en esta etapa.  También es importante en esta etapa asegurarse de que todos los involucrados, incluidos arquitectos, ingenieros, agentes de comisionamiento, profesionales de riesgos biológicos y propietarios, estén “en la misma página” con respecto a los objetivos y requisitos generales del proyecto, así como sus funciones específicas para asegurarse de que se cumplan.

Durante el proceso de construcción propiamente dicho, el enfoque del comisionamiento cambia hacia garantizar que los sistemas y equipos estén correctamente instalados, integrados y funcionen según lo previsto. Esto implica realizar pruebas para identificar sistemas de bajo rendimiento y solucionar problemas para resolver cualquier problema antes de que el edificio entre en funcionamiento. También es en esta etapa que se puede revisar la construcción para asegurarse de que la instalación cumpla con las especificaciones establecidas en los documentos de diseño y que se observen los códigos y normas pertinentes. Los problemas de capacitación se pueden abordar en esta etapa para asegurarse de que los operadores entiendan cómo mantener y operar adecuadamente los sistemas y equipos.

Después de la construcción, a medida que el edificio entra en pleno funcionamiento, el comisionamiento garantiza que todos los sistemas y equipos funcionen como se espera y se requiere. Esto implica solucionar problemas y realizar ajustes en cualquier sistema que esté instalado incorrectamente o que funcione mal. También puede implicar un ajuste fino para garantizar que todo esté optimizado para el consumo de energía. Lo ideal es que la puesta en marcha posterior a la construcción sea continua. A lo largo del ciclo de vida de un edificio, el comisionamiento de equipos y sistemas puede garantizar que permanezcan en el máximo rendimiento: las inspecciones periódicas, el mantenimiento continuo de los equipos, la recalibración o reparación de los sistemas y la optimización continua forman parte del proceso del comisionamiento en curso.

Ahorro de energía

A medida que los precios de la electricidad y el gas natural continúen aumentando, los edificios de alto rendimiento, como los laboratorios de contención y las instalaciones farmacéuticas, tendrán mayores costos operativos dada su gran demanda de energía. Como se describe en un artículo preparado para Savills en 2023, un laboratorio en España vio aumentar sus costes energéticos un 60% en 2021-22 y citó aumentos previstos para las instalaciones europeas de ciencias de la vida más grandes de hasta diez veces en comparación con 2021.[16] No es de extrañar, pues, que el ahorro de energía sea uno de los aspectos más importantes del proceso de comisionamiento.

Según Mills, los edificios de alto rendimiento, en particular, son “la mina del comisionamiento”: tanto el porcentaje como el ahorro absoluto que se puede lograr en estos edificios son significativamente más altos que en otros tipos debido a su intensidad energética. También descubrió que los tiempos de amortización de las inversiones en comisionamiento de edificios de alto rendimiento se encuentran entre los más bajos de todos los tipos de edificios. La investigación de E. Mills, E. Crowe y otros [17] demuestra que la puesta en marcha de los sistemas de construcción para garantizar que la climatización, los controles de iluminación y otros componentes que consumen energía se instalen y funcionen de acuerdo con la intención del diseño puede generar ahorros de costos sustanciales del 10 al 20% en edificios nuevos y hasta el 30% en edificios existentes. Un estudio que rastreó el consumo de energía de un edificio durante un período de 20 años encontró que su consumo de calefacción y refrigeración había aumentado más del 12% en solo dos años, de los cuales casi el 75% se atribuyó a fallas de componentes y cambios de control.[18] La “deriva” del rendimiento del edificio de esta manera puede corregirse mediante el comisionamiento continuo.

Entrega oportuna de proyectos y prevención de errores

La entrega oportuna del proyecto es otro beneficio, a menudo no reconocido, del comisionamiento tanto antes como durante la construcción.  Mills descubrió que los edificios encargados tenían un 20% más de probabilidades de completarse a tiempo en comparación con los proyectos no comisionados, un factor que afecta directamente los costos del proyecto. En parte, esto se debe a que una revisión cuidadosa del diseño y la planificación antes de la construcción pueden garantizar que el proceso de construcción esté bien organizado y en el momento oportuno. El comisionamiento durante la construcción puede reducir la posibilidad de errores y evitar la necesidad de repetir el trabajo. Como señaló el Grupo Prometheus, la repetición de trabajos para corregir errores de construcción puede causar retrasos significativos y costos adicionales del proyecto. Los principales factores que conducen a la repetición del trabajo incluyen errores deficientes de planificación y diseño, comunicación inadecuada, falta de aplicación de medidas de control de calidad para garantizar la detección temprana de errores y cambios en los requisitos del cliente.[19] Todo esto se puede mitigar en gran medida mediante la puesta en marcha tanto antes como durante la construcción.

Al comienzo de un proyecto, el comisionamiento puede “dimensionar” los sistemas y componentes antes de que se compren o instalen, lo que reduce los costos asociados con los cambios/modernizaciones, las solicitudes de información, las devoluciones de llamadas de los contratistas y los retrasos en la construcción. Dorgan et al. ofrecieron ejemplos en los que el comisionamiento de nuevas construcciones ahorró hasta 500.000 dólares en costes de ejecución de proyectos. Según los casos que analizaron, estos beneficios no energéticos del comisionamiento pueden valer hasta 22 veces los costes del propio proceso de comisionamiento.[20] De manera similar, D. Frenze et al. informaron que un laboratorio en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkely pudo ahorrar aproximadamente $ 2.5 millones, más del 4% de los costos totales de construcción del proyecto, simplemente dimensionando correctamente sus sistemas mecánicos y eléctricos.[21]

Vida útil prolongada y costos de mantenimiento reducidos

Como se ha descrito anteriormente, antes de la construcción, el comisionamiento desempeña un papel clave para garantizar que los sistemas y equipos planificados esten dimensionados apropiadamente. En este contexto, no solo se pueden obtener ahorros asegurándose de que los edificios no hayan sobreestimado sus necesidades, sino que también se pueden obtener asegurándose de que no se hayan subestimado los requisitos del sistema. Los sistemas de contención experimentan un desgaste sustancial debido a los ciclos continuos de descontaminación, la alta demanda de control del flujo de aire y el funcionamiento constante de los sistemas de seguridad. El comisionamiento en la etapa de diseño puede ayudar a minimizar este desgaste al garantizar que los sistemas y equipos seleccionados puedan cumplir con estos requisitos sin estrés excesivo.

La investigación de Crowe indica que los edificios sometidos a un comisionamiento integral, especialmente durante la fase de construcción, experimentan menos problemas relacionados con el mantenimiento y requieren reparaciones costosas menos frecuentes. T. Peters informa que estos ahorros pueden reducir los costos de mantenimiento hasta en un 20% anual.[22] En el caso de los edificios en funcionamiento, el comisionamiento continuoayuda a identificar los signos de deterioro de forma temprana, lo que permite un mantenimiento preventivo específico que puede evitar reparaciones costosas, lo que es significativo dado el hallazgo de Shen et al. de que una estrategia preventiva en lugar de reactiva puede reducir los costos operativos a largo plazo hasta en un 30%.[23] Además, al garantizar que los sistemas funcionen con la máxima eficiencia y un uso óptimo de la energía, el comisionamiento en esta etapa también desempeña un papel fundamental en la prolongación de la vida útil de los equipos vitales del edificio; Mills descubrió que, además de optimizar el rendimiento energético, el comisionamiento mejora la funcionalidad general y la fiabilidad de los sistemas eléctricos y de climatización al reducir el desgaste excesivo, reducir las fallas y, por lo tanto, también el costo de las reparaciones o reemplazos.

Esta breve reseña destaca solo algunos de los muchos beneficios del comisionamiento. Como inversión que se amortiza por sí misma, el comisionamiento produce ahorros significativos para los edificios de alto rendimiento, para los que la rentabilidad es una preocupación en todas las etapas, desde la planificación y el diseño hasta las operaciones y el mantenimiento.  Se ha demostrado que el comisionamiento mejora la eficiencia energética, reduce los errores costosos, contribuye a la entrega a tiempo y ayuda a controlar los costos de operación y mantenimiento mediante la optimización de sistemas y equipos. Por todas estas razones (entre otras), el comisionamiento debe considerarse una parte indispensable del proceso a lo largo de toda la vida útil de un laboratorio.

Escrito en inglés por Samantha Louise Arnold, Principal – Biolab Solutions; se utilizó IA para producir una traducción preliminar al español.

Referencias

[1] Los costes de acondicionamiento son aquellos gastos que supone hacer totalmente funcional un espacio inacabado, en este caso como laboratorio. Esto incluye particiones, equipos especializados, bancos, controles de HVAC y automatización, sistemas eléctricos y de plomería, cajas de paso, gabinetes, etc.

[2] The original figures were given as costs per square foot and have been converted. Véase: Cushman y Wakefield (2024) Life Sciences Fit Out Cost Guide (Guía de costos de acondicionamiento de las ciencias de la vida). Disponible en: https://cushwake.cld.bz/Life-Sciences-US-Fit-Out-Cost-Guide-2025.

[3] Abad, X. (2010) “Reflections on Biosecurity: Do We Really Know What Biosecurity, Biocontainment and Biosecurity Mean?” Contributions to Science, 6(1). Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/236944754_Reflections_on_biosafety_do_we_really_know_what_biosafety_biocontainment_and_biosecurity_mean.

[4] Heckert, R. A., et al. (2011) “International Biosecurity and Biosecurity Challenges: Suggestions for Sustainable Capacity Building in Low-Resource Countries”. Applied Biosecurity, 16(4). Una evaluación realizada en 2017 por el NIAID encontró que los costos operativos anuales de las instalaciones BSL-4 estaban entre el 5 y el 8% de los costos de construcción originales. Véase también: Le Duc, J. W. (2020) “Biocontainment Labs: A Critical Component of the American Bioeconomy That Needs Attention.” Health Security, 18(1). Disponible en: https://doi.org/10.1089/hs.2020.0002. El informe de la OMS (op cit.) lo sitúa en el 10%.

[5] Las cifras originales se dieron como costos por pie cuadrado y han sido convertidas. Véase: Tradeline (2012) Benchmarking Operational Costs at Containment Facilities. Disponible en: https://www.tradelineinc.com/reports/2012-11/benchmarking-operational-costs-containment-facilities#:~:text=When%20the%20adjustments%20were%20factored,reasonable%20job%2C”%20explica%20Langevin.

[6] Committee to anticipate the biosecurity challenges of the global expansion of high-containment biological laboratories; National Academy of Sciences; National Research Council (2011) Biosafety: Challenges of the Global Expansion of High-Containment Biological Laboratories. Disponible en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK196156/.

[7] World Health Organization (2018) Consultative Meeting on High/Maximum Containment Laboratory Networks (Biosafety Level 4).Disponible en: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/311625/WHO-WHE-CPI-2018.40-eng.pdf.

[8] PG&E (2011) High-Performance Labs: A Sourcebook of Design Guidelines. Disponible en: https://www.pge.com/assets/pge/docs/save-energy-and-money/rebate-and-incentives/Labs_BestPractices.pdf.

[9] Hopkinson, L., et al. (2011) “Energy consumption of university laboratories: detailed results of the audits of S-Lab”. Disponible en: https://www.mygreenlab.org/uploads/2/1/9/4/21945752/ie_-_energy_consumption_of_univeristy_laboratories_-_s-labs.pdf.

[10] PSE (2021) Laboratories. Disponible en: https://pse.bizenergyadvisor.com/article/laboratories. Véase también: https://www.aircuity.com/wp-content/uploads/Energy-Intensive-Life-Sciences-Labs-haven’t-Discovered-Transparent-ESG-Reporting-Bisnow.pdf para datos de 2023.

[11] Hopkinson, L., et al. (2011).

[12] Rush, J. (2021) “Is HVAC the key to designing energy-efficient laboratories?” BES, January 29. Disponible en: https://www.besltd.org/media-centre/is-hvac-the-key-to-energy-efficient-laboratory-design/. Love, A., Spangler, B., & Klee, C. (2013) “Reducing HVAC Energy Consumption in Laboratory Buildings”. Payette, 2 de abril. Disponible en: https://www.payette.com/research-innovation/reducing-hvac-energy-consumption-in-lab-buildings/#:~:text=Of%20the%20total%20annual%20energy,air%20conditioning%20(HVAC)%20systems. Fuente, E. (2013) “Energy improvements”. Head of the laboratory, 3 April. Disponible en: https://www.labmanager.com/energy-improvements-10613.

[13] Es importante tener en cuenta que muchos de estos estudios tienen más de 10 años de antigüedad, y las mejoras en la eficiencia energética de los sistemas de HVAC y relacionados, junto con el uso cada vez mayor de estrategias de puesta en marcha para optimizar los sistemas de laboratorio, probablemente han reducido las demandas de energía de HVAC tanto en términos relativos como absolutos.

[14] Crowe, E., et al. (2020) “Building start-up costs and savings over three decades and 1,500 North American buildings.” Energy & Buildings, 227. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110408.

[15] Mills, E. (2009) Building commissioning: a golden opportunity to reduce energy costs and greenhouse gas emissions. Lawrence Berkeley National Laboratory Report. Disponible en: https://eta-publications.lbl.gov/sites/default/files/building_commissioning_-_a_golden_opportunity_for_reducing_energy_costs_and_greenhouse-gas_emissions.pdf.

[16]  de Rijk, B. (2023) Skyrocketing energy bills for life sciences. Savills. Disponible en: https://www.savills.com/research_articles/255800/345762-0.

[17] Los estudios respaldados por el Departamento de Energía de EE. UU. y realizados por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Asociación de Puesta en Marcha de Edificios incluyen el estudio de 2020 de Crowe et al. de 1.500 edificios norteamericanos, incluidos edificios de alto rendimiento, así como el estudio de 2004 de Mills et al. (The Cost Effectiveness of Commercial-Buildings Commissioning: A Meta-Analysis of Energy and Non-Energy Impacts in Existing Buildings and New Construction in the United States), y el estudio de 2009 de Mills.

[18] Claridge, D. E., et al. (2004) “Is commissioning once enough?” Energy Engineering, 101(4). Disponible en: https://doi.org/10.1080/01998590409509270.

[19] Prometheus Group (2024) Strategies to eliminate rework in construction commissioning, completions, and deliveries. Disponible en: https://www.prometheusgroup.com/resources/posts/strategies-to-eliminate-rework-in-construction-commissioning-completions-and-handovers.

[20] Dorgan, C. R., Cox, R., & Dorgan, C. (2002) “The Value of the Start-Up Process: Costs and Benefits”. USGBC Greenbuild Conference, 2002, citado en Mills (2009).

[21] Frenze, D., et al. (2005) Laboratories for the 21st Century: Best Practices Guide: Right-Sized Laboratory Equipment Loads. Disponible en: https://www.osti.gov/servlets/purl/922847.

[22] Peters, T. (s.f.) “Beyond sustainability: how commissioning reduces costs and increases return on investment.” Kode Labs Blog. Disponible en: https://kodelabs.com/resources/beyond-sustainability-how-commissioning-cuts-costs-boosts-roi/.

[23] Shen, Y., et al. (2023) “A Comprehensive Review of Building Maintenance Strategies: From Reactive to Proactive Approaches.” Journal of Building Engineering, 55, 104926. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104926.