Guía de proyectos de salas blancas energéticamente eficientes
Las nuevas tecnologías y herramientas de diseño permiten crear instalaciones de salas blancas de fabricación eficientes y resistentes sin sobrecostes.
La sostenibilidad es un tema clave para las empresas de todo el mundo, pero especialmente para las de la industria farmacéutica, industria sanitaria, industria biotecnológica, industria nanotecnológica, e incluso tecnológica. Las empresas de estos sectores se dedican a la salud y a mejorar vidas en general, y esa ética debe aplicarse en todas las operaciones, incluidos los medios para hacer frente a las realidades e impactos urgentes del cambio climático.
Incluso cuando se consideran las ganancias comerciales, un negocio sostenible y rentable no es mutuamente excluyente de uno con bajo impacto ambiental. La eficiencia consiste en reducir el despilfarro, y reducir el despilfarro de cualquier tipo -energía, agua, espacio, costes de capital- a la hora de diseñar, construir y explotar las instalaciones redunda directamente en los resultados.
¿Por qué el sector farmacéutico consume mucha energía?
Las empresas farmacéuticas y los edificios en los que fabrican medicamentos consumen grandes cantidades de energía. Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) son vitales para el proceso de producción y representan entre el 50 y el 80% de la energía utilizada en las instalaciones de los sectores farmacéuticos, de ciencias de la vida y de alta tecnología. Estos sistemas también contribuyen significativamente a las emisiones de carbono que produce un centro y se suman a los costes de fabricación del producto.
Un aspecto clave de la fabricación farmacéutica es el cumplimiento de las normas de buenas prácticas de fabricación (BPF). Las normas de buenas prácticas de fabricación definen principalmente las normas que se espera que cumplan los fabricantes, y no cómo deben alcanzarse dichas normas.
Es responsabilidad de cada fabricante determinar los pasos, procesos y procedimientos que emplea para cumplir las normas de calidad esperadas. Las empresas también deben verificar y demostrar que estos procesos internos son eficaces a la hora de ofrecer los resultados exigidos, de forma coherente y sólida.
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado funcionan por encima de los niveles exigidos para cumplir la normativa con un coste cada vez mayor debido a las subidas del precio de la energía y contribuyen a las emisiones de carbono de la organización.
Por ejemplo, cuando los fabricantes no comprenden suficientemente bien el funcionamiento de una sala limpia, pecan de precavidos y son excesivamente conservadores en las especificaciones internas que emplean. Este enfoque es comprensible en el caso de instalaciones de nueva construcción: se desconocen los datos sobre el funcionamiento real. Sin embargo, en el caso de las instalaciones existentes, los datos históricos sobre el rendimiento pueden y deben utilizarse para comprender mejor la sensibilidad de los atributos críticos a los cambios y la variabilidad del proceso.
No es de extrañar que los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y los servicios públicos estén a menudo sobrediseñados, con los consiguientes costes de funcionamiento elevados e instalaciones intensivas en carbono. Normalmente, estos sistemas funcionan por encima de los niveles exigidos por la normativa, con un coste cada vez mayor debido a las subidas del precio de la energía, y contribuyen a las emisiones de carbono de la organización.
Por ejemplo, una instalación que alberga una zona de envasado secundaria puede estar utilizando parámetros HVAC creados para un proceso de riesgo mucho mayor, como la fabricación de API, entonces podría reducir de forma segura -y sin ningún impacto en el producto- la severidad de los parámetros, reduciendo drásticamente el consumo de energía y el coste de funcionamiento.
Proceso de construcción y consumo de energía
A través de la experiencia de Isobox Systems vemos de primera mano incluso instalaciones relativamente nuevas que funcionan muy por debajo de los niveles óptimos. Esto pone de manifiesto muchos de los problemas que plantea el proceso de construcción estándar, entre ellos:
- Equipos de diseño aislados, lo que hace que se pierdan oportunidades de diseño integrado.
- Falta de objetivos precisos de eficiencia y sostenibilidad durante todo el proceso.
- Los operadores y los gestores de las instalaciones deben colaborar continuamente con los equipos de diseño para garantizar que la solución es viable y comprensible.
- El dimensionamiento de la planta central suele basarse en el peor de los casos, sin tener suficientemente en cuenta el rendimiento en el mundo real.
- La puesta en marcha y el ajuste no se realizan con tiempo suficiente para garantizar un funcionamiento óptimo.
El sector de la construcción es conservador en su tecnología y estilo, y se basa principalmente en los enfoques tradicionales de diseño/licitación o diseño/construcción para los grandes proyectos de construcción.
Los nuevos métodos de diseño y construcción están avanzando, en particular el modelado integrado de edificios (BIM), que incluye un repositorio de datos común para todas las disciplinas implicadas y ventajas asociadas como menos tiempo en la obra, mejor detección de fallos/colisiones y prefabricación para ahorrar costes. Sin embargo, la adopción de la tecnología no está generalizada.
El uso de la energía en los procesos farmacéuticos se ve afectado significativamente por las decisiones iniciales de diseño, lo que supone una excelente oportunidad para mejorar la visibilidad de los costes del ciclo de vida en una fase temprana.
Guía para proyectos de salas blancas energéticamente eficientes
Sin embargo, las revisiones de sostenibilidad suelen tener lugar cuando los diseños ya están casi finalizados, lo que deja poco margen de influencia. Aún se pueden hacer cambios, pero no tanto en el diseño arquitectónico y la distribución de las instalaciones. Cuando esto ocurre, el nuevo edificio tiende a convertirse en copias ajustadas de proyectos anteriores, sin tener en cuenta las lecciones aprendidas o los errores del pasado. Las nuevas construcciones suelen incorporar sólo cambios graduales -ventiladores ligeramente más eficientes- en lugar de explorar problemas mayores, como el exceso de diseño.
Viejo frente a nuevo
¿Una instalación recién construida es moderna y eficiente? Por desgracia, las instalaciones nuevas suelen ser mucho menos eficientes que las antiguas. Esto es contradictorio, ya que la tecnología moderna y los conocimientos sobre sostenibilidad son mejores hoy que en las últimas tres décadas.
Esas instalaciones más antiguas y mejores han tenido la ventaja del tiempo adecuado de puesta en marcha y puesta a punto para optimizar. Por lo general, son más sencillas, fáciles de entender y mantener, y se han ido mejorando continuamente. Además, tienen la ventaja de disponer de datos reales sobre el rendimiento real que pueden utilizarse para optimizar el funcionamiento, manteniendo los atributos críticos dentro de los límites necesarios para el proceso.
Lo contrario ocurre con las nuevas instalaciones. Las presiones desde el punto de vista empresarial y operativo, o tal vez un plazo de construcción, hacen que cuestiones consideradas menos importantes se aborden con prisas y se olviden en cierto modo. No se piensa lo suficiente en integrar la flexibilidad para futuros cambios tecnológicos, ya que la economía cambia con el tiempo.
Las prioridades de coste, plazo y calidad siempre compiten entre sí, pero la sostenibilidad no se considera primordial al principio y a lo largo de todo el proyecto. Los compromisos que se asumen con este planteamiento dan como resultado unas instalaciones que no son las óptimas.
Lo que hay que cambiar
El modelo habitual de diseño y explotación de grandes plantas de producción no permitirá disponer de instalaciones eficientes y resistentes, fundamentales para suministrar productos sanitarios a la población del siglo XXI. Otros sectores que se enfrentan a retos similares reconocen ahora que el cambio de las rutas tradicionales de diseño, adquisición, construcción y explotación representa una oportunidad tanto medioambiental como empresarial.
Las instalaciones del mañana deben ser
- Flexibles: tener capacidad para cambiar el entorno de los productos y la demanda del mercado.
- Resilientes: ser fiables, más sencillas de gestionar y resistentes a los cambios de factores externos como el clima, el agua, la energía o la seguridad.
- Eficientes: se centran en la eficiencia del espacio, el tamaño adecuado de los equipos y el funcionamiento para satisfacer las necesidades.
Para avanzar y mejorar la eficiencia desde el principio, se necesita un cliente fuerte, unas instrucciones claras y un equipo de proyecto integrado que garantice que las aspiraciones de eficiencia energética se hagan realidad.
Que sea sencillo
En la fase de concepción deben fijarse objetivos claros y una vida útil del proyecto, para poder tomar decisiones importantes y secundarias basadas tanto en el coste inicial como en el rendimiento a lo largo de la vida útil. Recomendamos definir un periodo de vida útil del proyecto para la toma de decisiones, que podría ser de 15, 20 o 30 años para reflejar una vida útil realista de las instalaciones farmacéuticas, que a menudo supera los 50 años.
La siguiente recomendación es fijar objetivos inequívocos para todo el proyecto, que podrían ser: cero emisiones netas (de carbono o energía); un presupuesto de agua y carbono. Estos criterios clave para la toma de decisiones envían un mensaje claro a todos los posibles colaboradores, inversores y socios de la cadena de suministro.
Los objetivos conceptuales globales pueden traducirse en requisitos de diseño claros
Las empresas tienden a revisar las normas y especificaciones, tratando de dictar a los diseñadores los requisitos de eficiencia y rendimiento para el próximo gran proyecto, temiendo que los elementos eficientes sean objeto de «ingeniería de valor». Aunque las normas son importantes, pueden inhibir el valor del proceso de diseño, o llegar a considerarse un objetivo cuando en realidad son un requisito mínimo.
Al entrar en la fase de diseño del informe de requisitos de usuario (URS), los objetivos conceptuales globales pueden traducirse en requisitos de diseño claros. La URS es importante para comunicar las aspiraciones del cliente al equipo de diseño, por lo que hay que considerar la posibilidad de proporcionar parámetros específicos y dejar que ellos propongan la mejor solución para alcanzarlos.
Desde el punto de vista de la calefacción, ventilación y aire acondicionado, estos parámetros podrían ser:
- Relación entre volumen acondicionado y volumen útil
- Potencia total de ventiladores y bombas específica del sistema
- Criterios de eficiencia de carga máxima frente a carga operativa
- Balance térmico total de la instalación
- Flujo de calor residual
Estos KPI pueden mantenerse a un nivel adecuadamente alto, pero si suponen un reto suficiente alejarán a los diseñadores del enfoque de «copiar y pegar». Les empujará a utilizar modelos de análisis para simular diferentes escenarios, lo que permitirá un mayor nivel de cuestionamiento y comprensión de las necesidades del cliente en una fase más temprana del proceso de diseño, donde la toma de decisiones es mucho más valiosa a largo plazo.
Guía para medir el éxito
Existen numerosas certificaciones de «construcción ecológica» que tienen sus méritos, pero ninguna se adapta específicamente a las instalaciones de fabricación de productos farmacéuticos. Creemos que tiene mucho más sentido que nos juzguen por el rendimiento de nuestras instalaciones en la vida real, no sobre el papel.
Las instalaciones eficientes y resistentes del mañana no tienen por qué surgir de la ciencia ficción ni requieren enormes presupuestos adicionales. Disponemos de la tecnología y las herramientas de diseño necesarias para ofrecerlas hoy sin un sobrecoste significativo.
Los proyectos necesitan un liderazgo firme del cliente desde el principio, con una visión a largo plazo y el apoyo de equipos que colaboren de verdad y trabajen con objetivos claros y cuantificables.