ASPECTOS NO ESTRUCTURALES

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Prefacio

El presente guión y el conjunto de diapositivas adjuntas fueron elaborados con el objetivo de introducir en los temas de identificación, evaluación y mitigación de riesgos no estructurales a administradores, técnicos, médicos y en general a usuarios no especializados en riesgo sísmico del sistema de salud.

Se debe reconocer que el proceso de evaluación y mitigación de la vulnerabilidad puede ser llevado a cabo en sus aspectos básicos por personas no especializadas; sin embargo, algunos aspectos definitivamente requieren del especialista. A pesar de esto, el impacto en la reducción del riesgo producto de una mitigación básica es fundamental en la protección del funcionamiento de un hospital.

Por su incidencia e importancia en América Latina y el Caribe, el estudio se limita a la mitigación de la vulnerabilidad en caso de desastres sísmicos.

Introducción

La experiencia sísmica de hospitales y edificaciones esenciales, ha demostrado que no basta la limitación del daño o la existencia de una baja vulnerabilidad estructural para asegurar el funcionamiento de un sistema. Para comprender lo anterior es imprescindible considerar estas instalaciones como un todo constituido por elementos estructurales, no estructurales y aspectos organizativos que en una relación compleja permiten la realización de su función objetivo.

En una instalación de salud, los servicios clínicos y de apoyo funcionan gracias a sus componentes humanos y físicos y por lo tanto se debe establecer el riesgo de éstos y su posterior mitigación considerando su estrecha relación. Un esquema que representa el proceso de atención de la demanda de salud debido a un desastre sísmico se presenta en la diapositiva 2. En ella se identifica al hospital como un conjunto de servicios con características particulares, tanto de organización como físicas, todos los cuales se ven afectados por el fenómeno sísmico. Por tanto para garantizar el funcionamiento del hospital se debe tener una baja vulnerabilidad sísmica física y organizacional.

Los aspectos físicos de un hospital se pueden clasificar para su posterior evaluación en estructurales y no estructurales.

Se entiende por estructura a aquel sistema compuesto de elementos que permiten que el edificio permanezca en pie. Entre estos elementos se encuentran las cimentaciones, muros, vigas y columnas entre otros. La función principal de estos elementos es la de resistir y transmitir los diversos tipos de carga hacia el suelo de fundación.

Por otra parte, los elementos no estructurales (diapositiva 3) son aquellos que se apoyan en los componentes estructurales, como tabiques divisorios, ventanas, cielos falsos entre otros, y los que desempeñan funciones esenciales como redes de comunicaciones, gas, agua, electricidad, calefacción entre otras y los objetos que se encuentran al interior del edificio (equipos y suministros). Es importante destacar que no sólo se deben considerar los elementos internos a la estructura, sino todo aquello que pueda afectar el funcionamiento del hospital.

Además es importante considerar que en un hospital como en otras edificaciones, existe una relación importante entre los elementos estructurales y los elementos no estructurales. Por ejemplo, es común encontrar fachadas arquitectónicas que modifican sustancialmente el comportamiento estructural esperado, o encontrar equipamiento pesado o estanques de agua en pisos superiores de una estructura que pueden cambiar las características de comportamiento del sistema. Por lo anterior, en la evaluación de la vulnerabilidad no estructural se debe considerar los aspectos estructurales y viceversa.

Procedimientos de Evaluación

En casos como muebles pequeños, armarios, archivos, estanterías adosadas, objetos ubicados sobre estantes, lámparas, divisiones de vidrio, equipos menores es posible detectar la vulnerabilidad y establecer las medidas necesarias para mitigar los efectos de los terremotos utilizando el sentido común y buen criterio.

En general las medidas preventivas utilizadas en estos elementos son:

1. Eliminar el objeto.

2. Reubicar el objeto.

3. Reemplazar el objeto.

4. Modificarlo.

5. Restringir su movilidad. (Amarrarlo o anclarlo)

6. Proveer conexiones adecuadas. (Usar acopladores flexibles)

7. Contar con un objeto de reserva.

En otros casos, es preferible que el diagnóstico y las medidas de mitigación se lleven a la práctica bajo la supervisión de un profesional capacitado.

Entre los componentes no estructurales para los que se aconseja la intervención de un profesional se pueden mencionar los elementos arquitectónicos (tabiquerías, fachadas, ventanas, etc.) equipos mayores, equipos críticos por su función, peligrosidad o costo (por ej., grupos electrógenos de emergencia, scanners, etc.).

Los estudios de vulnerabilidad no estructural deben abordar distintos aspectos complejos altamente interrelacionados entre si, y por ello es conveniente agrupados de manera de aplicar metodologías comunes. Con este propósito los elementos no estructurales se subdividen en tres grandes grupos: elementos arquitectónicos, equipamiento e instalaciones básicas.

Elementos arquitectónicos que típicamente se encuentran en hospitales y que es necesario proteger se presentan en la tabla 1 (diapositiva 4).

Tabla 1. Elementos no estructurales a considerar en la evaluación de la vulnerabilidad

En la evaluación de la vulnerabilidad no estructural se deben realizar estudios del tipo cualitativo y cuantitativo que conllevan el entendimiento de la seguridad de cada uno de ellos, sus efectos en el funcionamiento y en la vulnerabilidad del hospital como un todo. La evaluación de la vulnerabilidad de los elementos no estructurales debe considerar los efectos de los sismos directamente sobre ellos (aceleraciones y desplazamientos) y los efectos de la estructura y de otros elementos no estructurales que influyen o interactuan con ellos al estar sometidos a los efectos de los sismos.

Los procedimientos de evaluación de la vulnerabilidad de los elementos no estructurales se pueden agrupar de la manera siguiente (diapositiva 5):

1. Experiencia previa: La evaluación del riesgo en forma aislada y en su condición actual se estima a partir de la experiencia con elementos similares en sismos anteriores. En estos casos se requiere evaluar con precaución las condiciones en las cuales se encuentra el elemento en función de lo que fue la demanda sísmica y el comportamiento sísmico de la estructura que lo contenía en la experiencia previa. Es así que no se debe evaluar de la misma manera un equipo localizado en un piso bajo de un hospital y otro ubicado en altura, si bien son los mismos equipos y la experiencia del equipo en un piso bajo es buena, puede que no lo sea en otros lugares de una estructura debido a las distintas características del movimiento.
2. Análisis matemático: Para aplicar este procedimiento se deben desarrollar modelos matemáticos que consideren el equipamiento, sus componentes, condiciones de apoyo y vinculación con la estructura soportante. Para este tipo de análisis se requiere información de las características físicas del elemento o equipamiento (distribución de masas, rigidez, capacidad de disipación de energía, conexiones internas, elementos internos, etc.).
3. Pruebas de laboratorio: Cuando los equipos o elementos en general son completos y no se conocen adecuadamente sus propiedades físicas o los modelos matemáticos son limitados, se pueden realizar pruebas en laboratorio sencillas como la estimación de susceptibilidad de volcamiento o deslizamiento en forma estática como pruebas complejas en mesa vibradora o marcos de carga.
4. Grupo de expertos: Todos los procedimientos anteriores se deben realizar por un grupo de expertos. Sin embargo es conveniente reconocer que en muchas ocasiones por limitaciones económicas o físicas, no es posible realizar los procedimientos anteriores en forma adecuada. El buen criterio de un grupo de expertos, que pueda asociar experiencias diversas a una situación particular, puede ser la única alternativa para la estimación del riesgo.

Elementos Arquitectónicos

Los elementos arquitectónicos, como son los elementos divisorios, fachadas, luminarias, etc., se deben evaluar en términos de las consecuencias funcionales y físicas de su falla. Las causas típicas de falla están asociadas a las conexiones, las dimensiones de las separaciones con otros elementos, la fragilidad propia del elemento y por supuesto la demanda a la que están sometidos de acuerdo con su ubicación en la estructura. Las fallas de estos elementos se pueden clasificar en tres grupos: daño (diapositiva 6), desprendimiento (diapositivas 7 y 8) y modificación de la respuesta de elementos estructurales y no estructurales. Los procedimientos para evaluar el riesgo de estos elementos se establecen en función de la deformación y de las fuerzas de inercia esperadas a las que estará sometida el elemento arquitectónico y su capacidad para enfrentar esta demanda.

En distintos sectores el riesgo de los elementos arquitectónicos de cierre, como son las fachadas y divisiones interiores, puede ocasionar graves daños en el funcionamiento de los servicios, especialmente aquellos en los cuales los cierres se han realizado con vidrios no templados o con alguna protección especial como son las áreas de neonatología, unidad de tratamientos intensivos, quemados, etc. (diapositiva 9).

Algunas medidas para proteger los elementos arquitectónicos de cierre se muestran en la (diapositiva 10). Esta consiste esencialmente en:

1. Aislar los elementos de modo que no se produzca la interacción con los elementos de la estructura resistente, lo que se logra proporcionando separaciones de modo tal que las deformaciones de la estructura no afecten al elemento.
2. Seleccionar el elemento de manera que sea capaz de resistir las deformaciones que la estructura impone (elementos solidarios a la estructura).
3. Proveer de apoyos laterales y anclajes para dar estabilidad al elemento.

Los recubrimientos (enlucidos) deben ser debidamente evaluados y removidos en caso de vulnerabilidad (diapositiva 11).

Elemento en voladizo o cantiliver como muros (diapositiva 12), antenas, letreros (diapositiva 13) deben estar debidamente apoyados (diapositiva 14).

Los cielos falsos (cielos rasos) deben estar debidamente arriostrados (diapositiva 15 y 16) y los elementos que se apoyan en ellos, como son luminarias, difusores de aires, etc., deben estar aislados y anclados en forma independiente.

Se debe prestar especial atención al detallamiento de las terminaciones de modo que se respeten las condiciones que impone la existencia de juntas de dilatación o sísmicas (diapositivas 17 y 18). Por ejemplo se debe colocar cubrejuntas y se debe cuidar el detallamiento del cruce a través de la junta de tuberías, cielos falsos, techumbre, tabiques divisorios, etc.

Equipamiento

El equipamiento es esencial en un hospital. Sin embargo, bajo los efectos de la acción sísmica puede representar peligro para las personas y para el funcionamiento del sistema, como los siguientes:

1. Impacto de objetos afilados.
2. Impacto de objetos sueltos que caen de una altura apreciable.
3. Impacto de objetos que se deslizan o ruedan por el piso.
4. Contacto directo con contaminantes o substancias tóxicas.
5. Desconexión o averías de sistemas esenciales para mantener la vida.
6. Contacto con cables eléctricos expuestos, vapor o gases.
7. lmposibilidad de reponer aparatos o suministros esenciales.
8. Quedar atrapados.
9. Pérdida de función del equipo o sus dependientes.
10. Daño o pérdida económica.

Para realizar una mitigación efectiva es conveniente clasificar al equipamiento de acuerdo con su impacto y necesidad a la hora de una emergencia sísmica (diapositiva 19).

Generalmente los equipos y el mobiliario son fabricados e instalados considerando sólo los requerimientos de su operación, detectándose en algunos la falta de apoyos o condiciones que impidan el volcamiento (diapositivas 20, 21 y 22) y el deslizamiento que produce la acción sísmica, situación determinante del daño que pueda experimentar durante un sismo, daño que normalmente deja fuera de servicio al equipo o puede causar daño severo (diapositivas 23, 24 y 25).

En equipos mayores se debe prestar atención a las características de los dispositivos de apoyo para resistir las solicitaciones que produce la acción. En todos los casos deben utilizarse dispositivos de conexión flexible para acomodar los desplazamientos relativos que se produzcan.

Para reducir los daños del equipamiento se deben usar elementos que controlen el deslizamiento y el volcamiento y que garanticen la estabilidad. Los elementos que se usen deben ser compatibles con las condiciones de operación de los equipos. Entre los elementos se pueden destacar: pernos de anclaje, stoppers o retenes, ganchos o placas que impidan el volcamiento, llaves de corte, conexiones flexibles, arriostramientos laterales, etc . (diapositivas: 26, 27, 28, 29 y 30)

Para reducir las pérdidas y peligros asociados a suministros o contenidos (diapositivas 31, 32 y 33) se debe disponer de dispositivos que limiten el desplazamiento y vuelco como rejillas, barras, bases perforadas, etc. (diapositivas 34 y 35). Estos elementos de amarre y fijación deben ser compatibles con el uso del equipo o contenido. Además se debe evitar la colocación de elementos desprotegidos sobre las camas de los pacientes y en las vías de acceso y escape. Las estanterías deben estar apoyada a las paredes, en su base y entre ellas, los suministros peligrosos se deben guardar en un sitio del que no se puedan caer ni estén expuestos al impacto de otros objetos. Se deben tomar precauciones para que los materiales, fármacos, reactivos y productos químicos no se caigan de los estantes o repisas. Las mesas rodantes portaequipos deben estar amarradas cuando no se usen. Los equipos móviles dotados de frenos en las ruedas deben mantenerse frenados, los equipos portátiles deben colocarse bien sujetos en los estantes o repisas, las puertas de estantes u otro elemento de almacenamiento deben tener cierres para evitar que se abran con el impacto del contenido que almacenan, las repisas o cubiertas de mesas donde se colocan equipos portátiles deben contar con rebordes que impidan el deslizamiento y vuelco de los equipos, etc.

Instalaciones Básicas

En los hospitales se encuentra un número importante de tuberías, ductos y cables que forman parte de los sistemas de acondicionamiento ambiental, de abastecimiento de agua fría y caliente, vapor, gas industrial y gases clínicos, tendido eléctrico y red de evacuación de desechos líquidos y sólidos. Todos estos elementos se distribuyen espacialmente de diferente forma, por ejemplo embebidos o adosados a los elementos de la estructura resistente o de algunos elementos arquitectónicos (tabiques divisorios, shaft) (diapositiva 36).

El daño típico de estos elementos está asociado a vibración directa e imposición de deformaciones entre los puntos de apoyo y conexión y daño a elementos estructurales y no estructurales que los sostienen.

Por su característica espacial, la evaluación de una instalación básica debe ser integral desde el punto de generación hasta los puntos de su uso, considerando aspectos como: seguridad de los puntos de generación y respaldo, seguridad en el trazado (estabilidad de elementos de apoyos) y en los puntos de suministro (diapositiva 37).

Para evitar el daño de estos elementos se debe prestar atención a los apoyos, arriostres y refuerzos en las zonas de empalmes y de unión (diapositiva 38) y a los detalles en los cruces por las juntas de dilatación, recomendándose el uso de conexiones flexibies en estos cruces (diapositivas 39 y 40), pero preferentemente los cruces por juntas de dilatación o sísmica deben realizarse en el piso más bajo.

Los apoyos y arriostramientos deben estar debidamente detallados y espaciados para evitar su movimiento excesivo durante el evento sísmico (diapositiva 41) y las tuberías y ductos deben ubicarse en elementos estructurales y no estructurales seguros.

Procedencia De Diapositivas

1. FEMA 74, "Reducing the Risks of Nonstructural Earthquake Damage. A Practical Guide", Federal Emergency Management Agency, Third Edition, September 1994, USA.
2. Ministerio de Salud de Chile
3. Biblioteca EERC
4. Biblioteca OPS/OMS
5. Rubén Boroschek
6. Maximiliano Astroza
7. Omar Darío Cardona
8. José Grases