falla en cascada


Una falla en cascada es un proceso en un sistema de partes interconectadas en el que la falla de una o varias partes puede desencadenar la falla de otras partes y así sucesivamente. Tal falla puede ocurrir en muchos tipos de sistemas, incluida la transmisión de energía, las redes informáticas, las finanzas, los sistemas de transporte, los organismos, el cuerpo humano y los ecosistemas.

Las fallas en cascada pueden ocurrir cuando falla una parte del sistema. Cuando esto sucede, otras partes deben compensar el componente defectuoso. Esto, a su vez, sobrecarga estos nodos, lo que hace que también fallen, lo que hace que los nodos adicionales fallen uno tras otro.

La falla en cascada es común en las redes eléctricas cuando uno de los elementos falla (total o parcialmente) y cambia su carga a elementos cercanos en el sistema. Esos elementos cercanos luego son empujados más allá de su capacidad, por lo que se sobrecargan y transfieren su carga a otros elementos. La falla en cascada es un efecto común que se observa en los sistemas de alto voltaje , donde un único punto de falla (SPF) en un sistema completamente cargado o ligeramente sobrecargado da como resultado un pico repentino en todos los nodos del sistema. Esta sobrecorriente puede inducir a fallas en los nodos que ya están sobrecargados, desencadenando más sobrecargas y, por lo tanto, derribando todo el sistema en muy poco tiempo.

Este proceso de falla cae en cascada a través de los elementos del sistema como una onda en un estanque y continúa hasta que sustancialmente todos los elementos del sistema están comprometidos y/o el sistema se desconecta funcionalmente de la fuente de su carga. Por ejemplo, bajo ciertas condiciones, una gran red eléctrica puede colapsar después de la falla de un solo transformador.

El monitoreo del funcionamiento de un sistema, en tiempo real , y la desconexión juiciosa de las piezas pueden ayudar a detener una cascada. Otra técnica común es calcular un margen de seguridad para el sistema mediante la simulación por computadora de posibles fallas, para establecer niveles de operación seguros por debajo de los cuales se pronostica que ninguno de los escenarios calculados provocará una falla en cascada, e identificar las partes de la red que tienen más probabilidades de fallas. para causar fallas en cascada. [1]

Uno de los principales problemas para prevenir fallas en la red eléctrica es que la velocidad de la señal de control no es más rápida que la velocidad de la sobrecarga de energía que se propaga, es decir, dado que tanto la señal de control como la energía eléctrica se mueven a la misma velocidad, no es posible aislar la interrupción enviando una advertencia por adelantado para aislar el elemento.


Una animación que demuestra cómo una sola falla puede resultar en otras fallas a lo largo de una red.
Fig. 1: Ilustración de la relación de interdependencia entre diferentes infraestructuras
Fig. 2. Demostración esquemática de las transiciones de percolación de primer y segundo orden. En el caso de segundo orden, el componente gigante se aproxima continuamente a cero en el umbral de percolación p = . En el caso de primer orden, el componente gigante se aproxima a cero de forma discontinua