¿Qué es una falla en cascada?

Una falla en cascada es una condición de los sistemas interconectados cuando la falla de una parte o componente puede conducir a una falla en áreas relacionadas del sistema que se propaga hasta el punto de una falla general del sistema. Hay muchos tipos de eventos de falla en cascada que pueden ocurrir en sistemas naturales y artificiales, desde sistemas eléctricos y de computadora hasta sistemas políticos, económicos y ecológicos. El campo de investigación conocido como ciencia de la complejidad intenta definir las causas fundamentales de tales fallas para construir salvaguardas que puedan prevenirlas en el futuro.

Un tipo de falla en cascada común pero difícil de predecir es un solo punto de falla, donde un componente falla y conduce inexplicablemente a un efecto dominó, desencadenando una rápida propagación de la condición a otras partes del sistema. Un ejemplo de esto tuvo lugar en 1996 en los Estados Unidos, cuando una línea eléctrica en el estado de Oregon falló y provocó una falla masiva de la red eléctrica en los estados del oeste de los EE. UU. Y Canadá, que afectó a entre 4,000,000 y 10,000,000 de clientes. Cuando la línea de transmisión falló, hizo que la red eléctrica regional se dividiera en islas de transmisión separadas que no pudieron manejar el aumento de carga, y luego también fallaron, lo que condujo al colapso de todo el sistema. Una falla similar en cascada ocurrió en el estado de Ohio, en el medio oeste de los Estados Unidos, en 2003, lo que llevó al mayor apagón eléctrico en la historia de los Estados Unidos.

A menudo, una falla en cascada involucra múltiples sistemas que fallan debido al efecto mariposa, donde un evento aparentemente muy pequeño se produce para producir uno mucho más grande. Un ejemplo de esto es el accidente de un avión DC-10 sobre París, Francia, en 1974, que mató a todos a bordo. Una investigación posterior sobre la causa del accidente reveló que una puerta del compartimento de carga no se había cerrado correctamente. El hombre más directamente responsable de esto, según se dice, no podía leer inglés y, por lo tanto, no podía leer las instrucciones sobre cómo cerrar la puerta correctamente.

El diseño técnico de la puerta de carga permitió que se cerrara sin que los pestillos estuvieran completamente enganchados. A medida que el avión ascendía a 13,000 pies (3,962 metros), la presión interna hizo que la puerta cediera, y la explosiva descompresión alrededor de la puerta al volar los controles hidráulicos dañados en el área, lo que causó que los pilotos finalmente perdieran el control completo de la puerta. aeronave. La causa raíz de tal falla en cascada es difícil de determinar. Abarca las regiones de educación, las políticas gubernamentales para la contratación de inmigrantes, los diseños de ingeniería para la hidráulica y la aviónica, y los sistemas informales de apoyo social dentro del entorno laboral.

Las redes de energía de los sistemas de alto voltaje son el ejemplo más notable de grandes eventos de falla en cascada, pero las fallas en sistemas grandes no son raras. Desde atascos de tráfico hasta accidentes de mercado o incendios forestales que comienzan con una sola chispa, los grandes bloqueos del sistema a menudo son el resultado directo de lo que se conoce como un evento de falla bizantina, donde un elemento del sistema falla de una manera inusual, a menudo continúa funciona y corrompe su entorno antes de que se apague por completo. Tales eventos revelan una condición subyacente de todos los sistemas complejos descritos por la teoría del caos, que es la dependencia sensible. Se espera que cada parte de un sistema se comporte dentro de un cierto rango de parámetros y, cuando se desvía fuera de ese rango, puede comenzar una reacción en cadena que altera el comportamiento de todo el sistema.

El síndrome de Kessler es un ejemplo entre muchos donde la ciencia está tratando de adelantarse a la curva y predecir una falla en cascada antes de que ocurra. Basado en las teorías de Donald Kessler en 1978, un científico estadounidense que trabaja para la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), registra los efectos de la colisión de objetos en órbita terrestre baja (LEO). Tales colisiones a lo largo del tiempo generarán un aumento exponencial en el número de partículas pequeñas en LEO, conocido como cinturón de escombros, lo que hace que los viajes al espacio sean mucho más riesgosos que antes. A partir de 2011, se realiza un seguimiento continuo de más de 500,000 piezas de escombros en órbita que viajan a hasta 17,500 millas por hora (28,164 kilómetros por hora) para evitar futuras colisiones catastróficas. Una partícula tan pequeña como una canica podría causar daños irreparables a una nave espacial militar o científica en el momento del impacto, lo que podría provocar posibles muertes o impactos políticos y ecológicos de proporciones imprevistas.