Analysis of Factors Influencing Electrical Fires in Industrial Buildings Using the Fuzzy DEMATEL-ISM-MICMAC Method

Resumen Técnico: Análisis de los Factores que Influyen en los Incendios Eléctricos en Edificios Industriales mediante el Método Combinado Fuzzy DEMATEL-ISM-MICMAC

Planteamiento del Problema
Los edificios industriales albergan equipos de producción concentrados e instalaciones de suministro eléctrico que a menudo operan de forma continua bajo condiciones adversas (altas temperaturas, polvo, gases corrosivos), lo que provoca un envejecimiento acelerado de los equipos y un alto riesgo de incendios eléctricos. A pesar de que las investigaciones existentes ofrecen análisis cualitativos y medidas preventivas generales basadas en la experiencia práctica, existe una falta de investigación sistemática sobre las complejas relaciones causales, las vías de transmisión jerárquica y las características de dependencia de conducción entre los diversos factores de riesgo. Los métodos actuales no logran distinguir claramente entre las causas raíz, los factores de transmisión intermedios y los detonantes directos, lo que limita la eficacia de las estrategias de prevención focalizadas.

Metodología
Este estudio propone un modelo analítico acoplado que integra tres métodos: el Laboratorio de Decisión por Ensayos y Evaluación Difusa (Fuzzy DEMATEL), el Modelado Estructural Interpretativo (ISM) y la Matriz de Impactos Cruzados Aplicada a una Clasificación (MICMAC). El marco de investigación procede de la siguiente manera:

1. Identificación de Factores: Basándose en revisiones bibliográficas, estudios de casos de incidentes de incendios eléctricos nacionales (2014–2024) y normas nacionales pertinentes (p. ej., GB50116, GB/T 19517), se identificaron 20 factores de riesgo distribuidos en cuatro dimensiones: Equipos, Personal, Entorno y Gestión.
2. Fuzzy DEMATEL: Las evaluaciones de los expertos se convirtieron en números difusos triangulares para cuantificar las relaciones de influencia directa e indirecta. Este paso calculó el grado de influencia ($D$), el grado de afectación ($C$), la centralidad ($M$) y la causalidad ($R$) para cada factor con el fin de distinguir entre los impulsores causales y los detonantes de resultados.
3. ISM: Utilizando la matriz de influencia integral de DEMATEL, se aplicó un umbral ($\lambda$) para construir una matriz de alcanzabilidad. Mediante la partición iterativa de conjuntos alcanzables y antecedentes, los factores se organizaron en una estructura jerárquica multinivel, revelando las vías de transmisión desde las causas raíz hasta los resultados finales.
4. MICMAC: Basándose en la matriz de alcanzabilidad de ISM, se calcularon las fuerzas impulsoras y las dependencias para cada factor. Se generó un diagrama de dispersión para clasificar los factores en cuatro categorías: independientes, interdependientes, dependientes y autónomos, validando así la clasificación jerárquica y aclarando los atributos funcionales de los factores.

Análisis Empírico
El modelo se aplicó a una planta de fabricación mecánica. Cinco expertos en seguridad contra incendios eléctricos evaluaron las relaciones de influencia entre los 20 factores. La consistencia de las calificaciones de los expertos se verificó mediante la prueba de Kendall's W.

Resultos Clave

• Análisis Causal (DEMATEL): El análisis identificó 12 factores causales y 8 factores de resultado.
  • Causa Raíz Central: "Regulaciones de seguridad inadecuadas" (F16) surgió como el factor causal más crítico (Puntuación de Causalidad: 1.57), impulsando la evolución del riesgo.
  • Factores de Transmisión Clave: "Operaciones no autorizadas y no conformes" (F7) e "Identificación de riesgos insuficiente" (F8) fueron identificados como impulsores clave dentro de la dimensión de personal.
  • Detonantes Directos: "Fallos por cortocircuito" (F2) y "Fallos de tierra" (F5) fueron identificados como los factores causantes de desastres directos más severos (Factores de resultado con alta centralidad pero causalidad negativa).
• Estructura Jerárquica (ISM): Los factores se organizaron en una estructura de siete niveles:
  • Nivel 7 (Causa Raíz): Sistemas de seguridad inadecuados (F16).
  • Nivel 6: Deficiencias de responsabilidad y control (F19, F20).
  • Nivel 5: Problemas de capacidad del personal (F7, F8).
  • Nivel 4: Núcleo central de incumplimiento y fallo de gestión (F6, F9, F10, F17, F18).
  • Nivel 3: Conversión de condiciones operativas (F1, F11, F15).
  • Nivel 2: Riesgo preliminar de deterioro de equipos/entorno (F4, F12, F13, F14).
  • Nivel 1 (Detonante): Causas directas de incendio (F2, F3, F5).
    El modelo ilustra una lógica de transmisión unidireccional e irreversible desde las deficiencias de gestión sistémica hacia los fallos de equipo y, finalmente, hacia la ignición del fuego.
• Clasificación de Atributos (MICMAC):
  • Factores Independientes (Alta Impulsión, Baja Dependencia): F16, F19, F20, F7. Estos son los controladores de origen que determinan la trayectoria de la evolución del riesgo.
  • Factores Interdependientes (Alta Impulsión, Alta Dependencia): F6, F8, F9, F10. Actúan como los núcleos centrales de transmisión.
  • Factores Dependientes (Baja Impulsión, Alta Dependencia): F1, F2, F3, F4, F5. Estos son los detonantes de salida final, altamente dependientes de los factores ascendentes.
  • Factores Autónomos (Baja Impulsión, Baja Dependencia): F11–F15, F17, F18. Tienen una capacidad de transmisión limitada.

Significado y Contribuciones
El artículo sostiene que la integración de estos tres métodos proporciona un marco exhaustivo, sistemático y preciso para analizar los riesgos de incendios eléctricos, abordando las limitaciones de los enfoques de un solo método:

1. Cuantificación de la Causalidad: Fuzzy DEMATEL mitiga el sesgo subjetivo en las evaluaciones de los expertos, cuantificando con precisión la intensidad de las influencias y distinguiendo entre las causas raíz y los detonantes.
2. Descomposición Jerárquica: ISM visualiza las vías de transmisión paso a paso desde las deficiencias de gestión hasta los fallos de los equipos, aclarando la lógica estructural que DEMATEL por sí solo no puede representar.
3. Validación Cruzada: MICMAC valida la estructura jerárquica de ISM y la identificación causal de DEMATEL a través de los atributos de impulsión y dependencia, formando un ciclo cerrado de verificación mutua.

El estudio concluye que los hallazgos ofrecen una base científica para formular estrategias de prevención y control focalizadas. Específicamente, sugiere que la prevención de riesgos debe priorizar el perfeccionamiento de los sistemas de gestión de seguridad y la clarificación de responsabilidades para eliminar los riesgos en la fuente, mientras que simultáneamente se deben controlar las infracciones del personal y monitorear los equipos para salvaguardar la última línea de defensa.