Instituto Cartográfico Cataluña ICC-, Barcelona, España,

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1 doi: / Respuesta del sistema regional de hospitales en la atención de una emergencia sísmica Salvador Safina 1, Luis Pujades 2, Antoni Roca 3 1 SISMOMETRIC, C.A. Caracas, Venezuela, safinasal@cantv.net 2 Universidad Politécnica Cataluña UPC-, Barcelona, España, lluis.pujades@upc.es 3 Instituto Cartográfico Cataluña ICC-, Barcelona, España, roca@icc.es Resumen El presente trabajo tiene por objeto evaluar la respuesta sísmica de un sistema regional de hospitales y caracterizar su desempeño en la atención de una emergencia sísmica. Estos resultados permiten jerarquizar la importancia y vulnerabilidad relativa de cada hospital, racionalizar las estrategias de intervención y reducir el riesgo sísmico. Se desarrolla un modelo simplificado de evaluación basado en un enfoque sistémico que reconoce la interdependencia existente entre los sistemas sanitario, transporte y comunicación. El modelo permite desarrollar el estudio de escenarios, estudio de pérdidas potenciales y estudio de riesgo sísmico. La calificación de la respuesta del sistema sanitario se hace para cada escenario sísmico a través de un factor de respuesta del sistema, mientras que la caracterización de cada hospital se hace a través del factor de respuesta de los hospitales. Se presentan los resultados obtenidos para el sistema sanitario de Cataluña, región de moderada sismicidad ubicada al Noreste de España, donde se evidencia que la respuesta es especialmente sensible a la ubicación y severidad del evento. De los 64 hospitales que forman la Red Hospitalaria de Utilización Pública (XHUP), 14 (22%) presentan una respuesta aceptable, 35 (55%) una respuesta intermedia y 15 (23%) una respuesta crítica. Palabras clave: Vulnerabilidad Sistémica, Sistema Sanitario, Hospitales, Desempeño Sísmico, Cataluña, España. Response of the regional system of hospitals in the attention of a seismic emergency Abstract The purpose of this work is to evaluate the seismic response of a regional system of hospitals and to characterize its performance in the attention of a seismic emergency. These results allow to define the importance and relative vulnerability of each hospital, to rationalize the intervention strategies and to reduce the seismic risk. A simplified model of evaluation is developed based on a systemic approach that recognizes the existent interdependence among the health, transportation and communication systems. The model allows to perform studies of seismic scenarios, studies of potential losses and studies of seismic risk. The qualification of the seismic response of the regional health system is done for each seismic scenarios through a response factor of the system, 352

2 while the characterization of each hospital is done through a response factor of the hospitals. The model was applied to the heath system of Catalonia, region of moderate sismicidad located to the Northeast of Spain, where it is evidenced that the response is specially sensitive to the location and severity of the event. Among the 64 hospitals that form the hospital net of public use (XHUP), 14 (22%) present an acceptable response, 35 (55%) an intermediate response and 15 (23%) a critical response. Key words: Systemic Vulnerability, Health System, Hospitals, Seismic Performance, Catalonia, Spain. 1. Introducción Las instalaciones de salud y en particular los hospitales, constituyen instalaciones estratégicas en la primera fase de la atención de la emergencia sísmica. Partiendo del hecho que el sistema de atención a la salud, referido como sistema sanitario, representa el paradigma de los sistemas esenciales, se implementó un modelo simplificado para la evaluación de la respuesta sísmica de un sistema sanitario regional fundamentado en el enfoque de vulnerabilidad sistémica, donde se reconoce de manera explícita el nivel de interrelación existente con los sistemas de comunicación y vialidad (Safina, 2002). El modelo integra un módulo de peligrosidad sísmica, capaz de cuantificar el potencial sísmico en términos de intensidad macrosísmica EMS (Grünthal, 1998), conforme a la zonificación sismotectónica y los patrones de atenuación regional, con una plataforma basada en sistemas de información geográficos -SIG- que permite para cada municipio la apropiada caracterización de los elementos involucrados, estableciendo la distribución, características y vulnerabilidad de la población y sus edificaciones, los centros de atención de la salud, la vialidad y los sistemas de comunicación. Basados en la sismicidad histórica y el potencial sismogenético de la región, se establecen diferentes escenarios sísmicos de interés y se estiman los escenarios de daños conforme a las condiciones de vulnerabilidad de los elementos expuestos, estableciendo las víctimas esperadas que representa la demanda inicial del sistema sanitario. El modelo de respuesta reproduce de manera dinámica el flujo de personas afectadas que requieren atención médica, tomando en consideración la capacidad efectiva de cada centro hospitalario luego del evento, las posibilidades de desplazamiento de los heridos según el estado de la vialidad, las disponibilidades de medios de comunicación, entre otros (Safina, 2002). La calificación de la respuesta sísmica del sistema sanitario regional y de cada uno de los hospitales se hace para cada escenario sísmico a través de apropiados factores de respuesta postulados de manera original en el marco del presente trabajo. Diferentes iniciativas se han emprendido encaminadas a la estimación de pérdidas como consecuencias de eventos sísmicos, tales como HAZUS (FEMA, 1999), EC-Project SERGISAI(EC-SERGISAI, 1998), RISK-UE (RISK-EU, 2001), orientadas principalmente a promover la mitigación del riesgo sísmico a diferentes escalas geográficas: Sin embargo, pocas trascienden al estudio de la respuesta sísmica de sus sistemas esenciales en general 353

3 y de los sistemas sanitarios en particular. En este sentido destaca el desarrollo del programa GHOST (Nuti y Vanzi, 1999) que constituye un procedimiento simplificado para evaluar el comportamiento regional del sistema de hospitales ante un evento sísmico y que ha sido adoptado de manera integra por el ATC (ATC-51, 2000). 2. Cuantificación del desempeño sísmico del sistema sanitario Para cuantificar el desempeño del sistema sanitario se proponen los siguientes factores de respuesta, postulados en el marco del presente trabajo. - Factor de Respuesta del Sistema FR - se define en proporción al número total de heridos graves y cuantifica la evolución de la atención de la emergencia en el tiempo. (1) NHG(t) - Evolución temporal de la atención de heridos graves. Número de heridos graves que requieren atención médica en cada unidad de tiempo t. Tmax - Tiempo máximo de atención de la emergencia. R(t) - Relación riesgo-paciente. Considera el incremento del riesgo de un paciente a partir de un tiempo crítico Tcrit, según consideraciones médicas. - Factor de Respuesta del Hospital FRH - cuantifica la actuación de cada hospital en términos de su participación en la atención de la emergencia sísmica y del nivel de degradación de su capacidad de prestar servicios. (2) NH - Número total de heridos desplazados al centro hospitalario NCD - Número de camas disponibles iniciales (t=0) en el hospital NCP - Número de camas perdidas en el hospital NCT - Número de camas totales del centro hospitalario FI - Factor de importancia de la cama, establecida en función de la importancia relativa del centro hospitalario y la densidad de habitantes por camas. 3. Aplicación del sistema sanitario de cataluña Cataluña es una región de moderada sismicidad que ha sido a lo largo de la historia víctima de relativamente importantes terremotos, entre los cuales destacan los sismos Ribagorça ( con intensidad epicentral MSK estimada Io=VIII-IX), Ripollès de Olot (

4 con Io=IX), entre otros (ICC, 1999). La figura 1 ilustra la definición de las 13 zonas sismogenéticas con influencia en Cataluña establecidas con base en las principales estructuras tectónicas y los aspectos sismológicos propios de la región (Secanell, 1998). La figura 2 muestra la distribución de la población por municipio de acuerdo al censo de población del año 1998 (IEC, 1999) y la figura 3 destaca la vialidad existente en la región clasificada de acuerdo con sus características (ICC, 2001). La Red de Hospitales de Utilización Pública de Cataluña XHUP (Xarxa Hospitalària d Utilització Pública de Catalunya), está integrada por 64 Hospitales clasificados según las características del servicio que ofrecen en tres niveles: Hospitales General (de nivel básico), Hospital de Referencia y Hospital de Alta Tecnología, con un total de camas y un índice medio de ocupación de aproximadamente 82% para un estimado de 2915 camas disponibles (SCS, 1998). La figura 4 muestra la distribución de Hospitales de la XHUP sobre el territorio de Cataluña, destacando en particular su distribución en la Comarca de Barcelonès. La tabla 1 resume la distribución de población y hospitales en cada una de las cuatro provincias de Cataluña. Tabla 1. Distribución de población/hospitales por Provincias (Censo 1998; IEC, 1999) Provincia Extensión Població Hospitale % % Camas Hab/Cama (Km2) n s s Barcelon a Girona Lleida Tarragon a Total Figura 1. Zonas Sismogenéticas con influencia en Cataluña (Secanell, 1998) 355

5 Figura 2. Distribución de Población por Municipio. Censo 1998 (IEC, 1999) Figura 3. Vialidad existente en Cataluña (ICC, 2001) 4. Vulnerabilidad sísmica de las edificaciones y hospitales de cataluña Partiendo del inventario de edificaciones de viviendas existentes en Cataluña y sobre la base de parámetros simples como la edad, altura y localización, se clasifican las edificaciones de cada municipio en tipologías estructurales a las que se le asignan clases de vulnerabilidad (Chávez, 1998). La estimación de víctimas considera la densidad de uso media por 356

6 municipio de cada edificación y la proporción de heridos graves esperada según el estado de daño alcanzado, de acuerdo con la propuesta del ATC-13 (1985). Asimismo, para cada hospital se define la probabilidad de pertenencia a cada clase de vulnerabilidad con base en la valoración de parámetros simples como la edad, altura, localización, el material empleado, el sistema resistente, el nivel de diseño sísmico, la regularidad de la edificación y el estado de conservación. La fragilidad de cada hospital se define en función de la probabilidad de excedencia del estado de daño moderado, de manera que se considera totalmente operativo para intensidades asociadas a probabilidades menores al 20% y totalmente inoperante para intensidades asociadas a probabilidades mayores del 60%. 5. Resultados El estudio de escenarios sísmicos permite calificar la respuesta del sistema y de cada uno de sus elementos integrantes para un escenario sísmico singular, asociado a un evento histórico o simulado de interés. Estos resultados proporcionan una excelente información para la gestión de emergencias inmediatamente después de la ocurrencia de un importante evento y para la preparación de planes de emergencia sísmico (Coburn y Spence, 1992). Figura 4. a) Hospitales de la XHUP Cataluña (SCS, 1998). b) Hospitales de la XHUP Comarca de Barcelonès Diferentes escenarios históricos y simulados fueron estudiados. La figura 5 reproduce la distribución esperada de intensidades EMS y heridos para un escenario sísmico simulado con epicentro en el Pirineo Aragonés (zona sismogenética con mayor actividad sísmica zona 7 de la figura 1) de intensidad epicentral Io=VIII-IX, asociado a un período medio de retorno Tr = 1000 años. Se anexa el gráfico de la evolución temporal de atención de heridos NHG(t) para diferentes eventos con igual epicentro asociados a Tr = 1000, 500 y 75 años. Además se reporta para cada caso, el número total de heridos graves NHGT = NHG(t = 0), el número total de camas perdidas NCPT, el tiempo máximo de atención de la emergencia Tmax, el factor de respuesta del sistema FR y el factor de respuesta normalizado por el número total de heridos graves FRN = FR / NHGT 357

7 Tr (años) NHGT NCPT Tmax (min) FR FRN Figura 5. Escenario Simulado: Sismo en el Pirineo Aragonés El estudio de pérdidas potenciales permite comparar los resultados asociados a diferentes escenarios establecidos sobre la base de un mismo criterio sísmico (eg., la misma probabilidad de ocurrencia) y están orientados a cartografiar los efectos de un determinado nivel de amenaza en una región. Se utilizan para identificar las regiones expuestas a mayor 358

8 riesgo con miras a optimizar la aplicación de programas de mitigación del riesgo sísmico (Coburn y Spence, 1992). Para cada punto sobre una matriz de 10x10 km, definida en el área de estudio, se simula un evento de intensidad epicentral Io en correspondencia con la zona sismogenética al cual pertenece y el período de retorno Tr considerado. La figura 6 representa en cada epicentro, el número total de heridos graves NHGT- esperados en Cataluña, para sismos con un período medio de retorno Tr = 1000 años. Análogamente, las figuras 7, 8, 9 y 10 representan respectivamente en cada epicentro, el número total de camas perdidas NCP-, el tiempo máximo de atención de la emergencia Tmax y los factores de respuesta del sistema FR y normalizado FRN, para cada escenario estudiado, correspondientes a sismos con un período medio de retorno Tr = 1000 años. Es importante destacar que estas figuras (6, 7, 8, 9 y 10) sintetizan los resultados obtenidos en los 1476 escenarios simulados asociados a un nivel de sismicidad caracterizado por un Tr = 1000 años, concentrando en cada epicentro los resultados y efectos estimados para toda la región de Cataluña. Figura 6. Número Total de Heridos Graves NHGT (Tr =1000 años) Finalmente, el análisis de riesgo permite estimar los niveles probables de pérdidas debido a todos los tamaños de sismos en un período de tiempo, como una manera de caracterizar el riesgo del elemento expuesto y calificar su desempeño sísmico(coburn y Spence, 1992). Para cada punto sobre una matriz de 5x5 km, extendida sobre la totalidad de fuentes con influencia sobre Cataluña (ver figura 1), se definen una sucesión de eventos sísmicos con intensidades epicentrales Io comprendidas entre imin e imax en correspondencia con la zona sismogenética al cual pertenece. Un total de escenarios sísmicos han sido considerados y para cada uno de ellos se acumula la frecuencia media anual de sismos capaces de inducir un nivel de efectos o consecuencias sobre la comunidad y los diferentes elementos expuestos (edificaciones, víctimas, hospitales, etc.), con fines de estimar los niveles probables de pérdidas debidos a todos los sismos, en un período de tiempo determinado. 359

9 De esta manera es posible definir para cada hospital una curva de riesgo en términos de su factor de respuesta FRH. La jerarquización de los niveles de riesgo sísmico a los cuales se encuentran expuestos los diferentes hospitales permitirá racionalizar la toma de decisiones relativas a la necesidad de implementar programas de intervención y reforzamiento de instalaciones existentes, con miras a mitigar los niveles de riesgo sísmico existentes. Figura 7. Número de Camas Perdidas NCP (Tr = 1000 años) Figura 8. Tiempo máximo de atención emergencia en min - Tmax (Tr = 1000 años) 360

10 Figura 9. Factor de Respuesta del Sistema FR (Tr = 1000 años) Figura 10. Factor Respuesta Normalizado FRN= FR / NHGT (Tr = 1000 años) El criterio de jerarquización adoptado consiste en definir tres rangos del factor de respuesta de los hospitales FRH, asociados a una probabilidad de excedencia del 10% en 50 años, correspondiente a un período medio de retorno aproximado de Tr = 475 años, según el cual se clasifica la respuesta sísmica del hospital como aceptable, intermedia o crítica (Safina, 2002). 361

11 La figura 11 ilustra la clasificación de los hospitales de acuerdo con su respuesta sísmica. La tabla 2 resume el criterio adoptado y los resultados obtenidos. Clasificación respuesta: 362

12 Aceptable Intermedia Crítica Figura 11. a) Clasificación de los hospitales XHUP, de acuerdo con su respuesta sísmica. b) Hospitales XHUP Comarca Barcelonès Tabla 2. Criterio de jerarquización de la respuesta sísmica de los hospitales Clasificación de Cantidad Clasificación del Factor de Hospitales Respuesta del La respuesta Desempeño hospital FRH sísmica (Porcentaje) sísmico Aceptable Menor que (21.88%) Suficiente Intermedia Entre 10 y (54.69%) Insuficiente Crítica Mayor que (23.44%) 6. Conclusiones Los resultados obtenidos en los diferentes estudios realizados permiten caracterizar la respuesta sísmica del sistema sanitario regional, así como el desempeño sísmico de cada uno de los hospitales que lo integran, creando una plataforma para la toma de decisiones, fundamentada en criterios racionales que permitan la optimización de la aplicación de recursos, evidenciando que la implementación de modelos de análisis basados en el enfoque sistémico, constituye una herramienta fundamental para el diagnóstico y calificación de la respuesta sísmica de sistemas esenciales, donde la interrelación entre diversos elementos, sub-sistemas y sistemas es fundamental. La reducción de la vulnerabilidad debe entenderse como un proceso de aproximaciones sucesivas, a desarrollar por etapas. Se debe iniciar con evaluaciones preliminares de la vulnerabilidad que permitan orientar sobre las intervenciones preliminares y las sucesivas estrategias de evaluación e intervención a seguir. Los resultados obtenidos ponen en evidencia que la respuesta del sistema sanitario de Cataluña es especialmente sensible a la ubicación y severidad del evento, siendo comprometida para eventos poco frecuentes ubicados hacia el Norte y Noreste de Cataluña, debido a la baja capacidad hospitalaria existente y las limitaciones de movilización de pacientes asociada a la limitada vialidad existente, y para eventos cercanos a la Comarca de Barcelonès, debido a la concentración de población y altos niveles de vulnerabilidad existente. Finalmente, de los 64 hospitales que forman la Red Hospitalaria de Utilización Pública (XHUP), 14 (22%) presentan una respuesta aceptable, 35 (55%) una respuesta intermedia y 15 (23%) una respuesta crítica que ameritan una urgente intervención. 7. Agradecimientos Este artículo es una contribución presentada en el III Coloquio sobre Microzonificación Sísmica celebrado en Caracas del 15 al 18 de Julio El proceso de edición fue llevado a cabo por Franck A. Audemard M., Michael Schmitz y José Antonio Rodríguez A. 363

13 (FUNVISIS), con el apoyo de dos revisores externos, a los cuales se les agradece su contribución para la mejora del artículo. 8. Referencias 1. ATC-13, Earthquake damage evaluation data for California. Applied Technology Council, Redwood City, California. USA. 2. ATC-51, U.S.-Italy collaborative recommendations for improved seismic safety of hospitals in Italy. Applied Technology Council, Redwood City, California. 3. Chávez, J., Evaluación de la vulnerabilidad y el riesgo sísmico a escala regional: Aplicación a Cataluña. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Cataluña. UPC. Barcelona. España. 4. Coburn, A., Spence, R., Earthquake Protection. Ed. John Wiley & Sons Ltd. Baffins Lane, England. 5. EC-SERGISAI, SEismic Risk evaluation through integrated use of Geographical Information Systems and Artificial Intelligence techniques. Final Report. EC-Project SERGISAI. Contract Number ENV4-CT European Commission. Directorade General XII for Science, Research and Development. 6. FEMA, Earthquake loss estimation methodology. HAZUS 99. Federal Emergency Management Agency FEMA. Washington, D.C. 7. ICC, Atles Sísmic de Catalunya. Volum 1: Catàleg de Sismicitat. Generalitat de Catalunya. Institut Cartogràfic de Catalunya. Barcelona. 8. ICC, Mapa de tránsit de Catalunya Dirección General de Carreteras. Instituto Cartográfico de Cataluña. 9. IEC, Censo de población Instituto de Estadística de Cataluña. 10. Grünthal, G., European Macroseismic Scale EMS-98. Conseil de L Europe. Cahiers du centre Européen de Géodynamique et de Séismologie. Vol Nuti, C., Vanzi, I., GHOST: A procedure and a program for the post-earthquake scenario and probabilistic analysis of a regional hospital s network performance. Repporti No. 1/99. Universita degli Studi Gabriele D Annunzio de Chieti. Chieti. Italy. 12. RISK-EU, An advanced approach to earthquake risk scenarios with application to different European towns. European Commission. CEC Contract Number: EVK [En línea]. Página Web, URL < [Consulta 26 de Noviembre del 2002]. 13. Safina, S., Vulnerabilidad Sísmica de Edificaciones Esenciales. Análisis de su Contribución al Riesgo Sísmico. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Cataluña UPC. Barcelona. España. 364

14 14. SCS, Al servicio de los ciudadanos. Folleto informativo del Servei Català de la Salut. D.L. B Barcelona. España 15. Secanell, R., Avaluació de la perillositat sísmica a Catalunya: Anàlisis de sensibilitat per a diferents models d ocurrència i paràmetres sísmics. Tesis Doctoral. Universidad de Barcelona. Barcelona. España. 365