Introducción a los Diagramas Causales:

Los diagramas causales son herramientas visuales utilizadas en la dinámica de sistemas para representar la relación entre diferentes variables dentro de un sistema. Estos diagramas permiten analizar cómo los cambios en una variable afectan a otras y cómo estas interacciones pueden generar comportamientos complejos en el tiempo. Uno de los principales usos de los diagramas causales es ayudar a comprender la estructura de un problema y su dinámica, permitiendo identificar posibles puntos de intervención para mejorar el comportamiento del sistema. Se basan en la idea de retroalimentación y pueden incluir ciclos de refuerzo (positivos) y de balanceo (negativos), los cuales influyen en la evolución del sistema. Estos diagramas son particularmente útiles en el análisis de sistemas complejos, donde múltiples factores están interconectados y los efectos pueden no ser inmediatos ni lineales. Al visualizar las relaciones causales, se pueden identificar patrones, prever consecuencias no intencionadas y diseñar estrategias más efectivas para la toma de decisiones.

Presentación de los 3 Casos:

A continuación, se presentan tres casos que ilustran diferentes dinámicas dentro de sistemas complejos. Cada uno de estos casos se modelará a través de diagramas causales y diagramas de flujo para analizar sus interacciones y comportamientos a lo largo del tiempo.

1. Mercado de Cocaíne

VARIABLES CLAVE: cocaine cocaine imports cocaine use cocaine confiscated

Este caso analiza la evolución de la cantidad total de cocaine en un país y los factores que influyen en su cambio mensual. La cantidad de cocaine en el sistema se ve afectada por tres elementos principales: la cantidad de cocaine imports, la cantidad de cocaine use y la cantidad de cocaine confiscated por la policía. En este modelo, se asume que el consumo mensual de cocaine use es constante y asciende a 3,000 kg. Por otro lado, la cantidad de cocaine imports también es constante y se establece en 4,000 kg por mes. La policía confisca cada mes una cantidad equivalente al 10% de la cocaine total disponible en el país. Inicialmente, hay 3,000 kg de cocaine en el país. El análisis de este sistema permite evaluar cómo diferentes políticas, como el aumento de incautaciones o la reducción de importaciones, pueden afectar la disponibilidad de cocaine en el mercado. También ayuda a comprender cómo los cambios en una variable pueden generar efectos inesperados en el sistema.

2. Plaga de Ratas en la ciudad

VARIABLES CLAVE muskrats autonomous increase in muskrats trapping licenses traps muskrats caught per trap catch rate per trap

Este caso examina la dinámica de crecimiento de una población de muskrats en una región afectada por una plaga. Inicialmente, la población de muskrats es de 100 individuos, y su crecimiento autónomo está determinado por la tasa de autonomous increase in muskrats, que es de 20 muskrats por muskrat por año. Para controlar la plaga, cada año se emiten 10 trapping licenses. Cada persona con licencia puede colocar 10 traps. La efectividad de las traps depende de dos factores: el número total de muskrats en la región y la catch rate per trap, que puede variar entre 0.195 y 0.205. En este modelo, la cantidad de muskrats caught per trap es proporcional a la cantidad de muskrats presentes en el área. Este sistema permite analizar cómo las estrategias de control, como el otorgamiento de más trapping licenses o el ajuste de la catch rate per trap, pueden afectar la población de muskrats en el tiempo. También ilustra cómo el crecimiento exponencial de una especie puede representar un desafío cuando los mecanismos de control son insuficientes.

3. Explotación de Recursos y Colapso Económico

VARIABLES CLAVE population renewable resources births flow per capita renewable resource availability normal birth rate deaths flow consumer population resource availability dependent lifetime normal lifetime regeneration minimum regeneration resource dependent regeneration regeneration rate carrying capacity minimum regeneration rate resource use renewable resource consumption per capita rapid resource depletion time

Este caso representa un sistema en el que una sociedad depende de renewable resources para su subsistencia. La dinámica del modelo está influenciada por el crecimiento de la population y la disponibilidad de renewable resources. Inicialmente, la population es de 1 millón de personas y los renewable resources ascienden a 5 millones de unidades. La tasa de births flow está determinada por la per capita renewable resource availability y la normal birth rate del 0.35% por persona por año. A su vez, la deaths flow está influenciada por la consumer population y la resource availability dependent lifetime, la cual depende de la normal lifetime y de la disponibilidad de renewable resources. Los renewable resources pueden aumentar a través de la regeneration, la cual se compone de minimum regeneration y resource dependent regeneration. La tasa de regeneration está influenciada por la carrying capacity del ecosistema y la minimum regeneration rate. Sin embargo, los renewable resources también disminuyen debido a su uso por parte de la population. En tiempos de abundancia, el consumo de recursos se rige por la ecuación renewable resource consumption per capita, mientras que en tiempos de escasez, el consumo se ajusta según la disponibilidad total de renewable resources, regulado por la rapid resource depletion time. Este modelo permite explorar cómo el crecimiento demográfico y el uso de renewable resources pueden generar un fenómeno de overshoot and collapse, en el que la sobreexplotación de recursos conduce al declive de la population. También ayuda a comprender cómo la capacidad de regeneración y las políticas de gestión de recursos pueden afectar la sostenibilidad de una civilización a lo largo del tiempo.

Diagramas Causales:

Presentar los tres diagramas causales correspondientes a los casos asignados.

knitr::include_graphics("~/Desktop/DIAGRAMA COCAINE CAUSAL.png")

DIAGRAMA CAUSAL COCAINE:

Relaciones entre Variables Crecimiento del suministro de cocaína: A medida que aumentan las cocaine imports, la cantidad de cocaine disponible también aumenta (relación positiva ➕). Un mayor nivel de cocaine en circulación incrementa el cocaine use, ya que hay más acceso a la sustancia (relación positiva ➕). Control por confiscación: A medida que la cocaína disponible aumenta, las autoridades confiscan más droga (cocaine confiscated). Sin embargo, esto genera un ciclo de balanceo (B), ya que más confiscaciones reducen la cantidad de cocaine disponible (relación negativa ➖). Efecto del consumo: Un mayor consumo (cocaine use) puede generar más tráfico e importaciones de cocaína, alimentando la disponibilidad en el mercado. Esto también puede llevar a un aumento en las acciones de confiscación, cerrando un ciclo de regulación.

Ciclos de Retroalimentación

Ciclo de balanceo B (Confiscación de cocaína): Cuanta más cocaine hay en circulación, más se confisca. Esto reduce la disponibilidad de la droga, pero también podría incentivar mayores importaciones, generando un efecto de resiliencia del mercado ilegal. Ciclo de balanceo B (Consumo y disponibilidad): A medida que aumenta el cocaine use, las autoridades pueden intensificar la confiscación, reduciendo la disponibilidad y, en teoría, disminuyendo el consumo a largo plazo.

knitr::include_graphics("~/Desktop/MUSKRATS CAUSAL.png")

DIAGRAMA CAUSAL MUSKRATS:

Este diagrama causal muestra la dinámica poblacional de los muskrats en función de la caza y el crecimiento autónomo de la población donde se identifican dos ciclos de retroalimentación:

Ciclo de retroalimentación reforzador (R) – Crecimiento exponencial La población de muskrats aumenta debido a un incremento autónomo impulsado por la tasa de natalidad promedio. A medida que la población de muskrats crece, la tasa de nacimiento sigue aumentando, generando un ciclo de crecimiento exponencial.

Ciclo de retroalimentación balanceador (B) – Caza de muskrats La cantidad de trampas depende del número de licencias, y más licencias significan más trampas. La cantidad de muskrats capturados depende de la tasa de captura por trampa. A medida que se capturan más muskrats, la población total disminuye, lo que reduce la cantidad de muskrats disponibles para atrapar, cerrando el ciclo y generando un efecto regulador.

Interacciones clave: Un aumento en los muskrats inicialmente lleva a más capturas, pero si la captura es demasiado alta, la población de muskrats disminuirá, afectando negativamente la tasa de captura. Si la regulación no es efectiva, el ciclo de crecimiento exponencial puede predominar, causando un aumento continuo en la población.

knitr::include_graphics("~/Desktop/DIAGRAMA CAUSAL RECURSOS 1.png")

DIAGRAMA CAUSAL EXPLOTACION DE RECURSOS Y COLAPSO ECONOMICO:

Este diagrama causal representa la interacción entre la población, el uso de recursos renovables y la regeneración de los recursos. Muestra cómo estos factores influyen en la sostenibilidad del sistema y su posible colapso.

Relaciones entre las variables Población y recursos: A medida que la población crece, aumenta el uso de recursos renovables. Disponibilidad per cápita de recursos: Depende de la cantidad total de recursos y la población. Si los recursos disminuyen, la disponibilidad per cápita baja, afectando la supervivencia. Regeneración de recursos: La tasa de regeneración depende de la cantidad de recursos disponibles y su capacidad de recuperación. Si la explotación es mayor que la regeneración, los recursos se agotan. Mortalidad y natalidad: La disponibilidad de recursos afecta la tasa de natalidad y mortalidad. Una menor cantidad de recursos reduce la esperanza de vida y aumenta la mortalidad. Capacidad de carga: Representa el límite máximo de población que el ecosistema puede sostener. Si se supera, los recursos se deterioran más rápido.

Ciclos de retroalimentación Ciclo Reforzador (R) – Crecimiento de la población Un aumento en la población genera más nacimientos. Más nacimientos incrementan aún más la población. La población sigue creciendo mientras haya suficientes recursos.

Ciclo Balanceador (B) – Mortalidad y uso de recursos Un aumento en la población incrementa el consumo de recursos. Menos recursos per cápita reducen la esperanza de vida. La mayor mortalidad disminuye la población, estabilizando el sistema.

Ciclo Reforzador (R) – Regeneración de recursos Si los recursos son abundantes, su regeneración es más rápida. Un aumento en la regeneración incrementa la disponibilidad de recursos. Esto permite un mayor consumo de recursos, cerrando el ciclo. Ciclo Balanceador (B) – Límite de regeneración y colapso

Si la explotación supera la regeneración, los recursos se agotan. Una menor disponibilidad de recursos reduce la tasa de natalidad y aumenta la mortalidad. La población disminuye, estabilizando el sistema, pero si la sobreexplotación persiste, el sistema colapsa.

Introduccion a los Diagramas de Flujo:

¿Qué son los diagramas de flujo y por qué son importantes en la dinámica de sistemas? Los diagramas de flujo son representaciones gráficas que muestran la secuencia de pasos, procesos o interacciones dentro de un sistema. En la metodología de dinámica de sistemas, estos diagramas permiten visualizar cómo las diferentes variables se relacionan entre sí a lo largo del tiempo y cómo las decisiones o cambios en una parte del sistema afectan al conjunto. Son herramientas clave para modelar sistemas complejos y comprender su comportamiento dinámico.

Diferencia entre Diagramas Causales y Diagramas de Flujo Diagramas Causales Representan relaciones de causa y efecto entre variables. Usan flechas para indicar influencias directas entre los elementos del sistema. Permiten identificar ciclos de retroalimentación que pueden estabilizar o amplificar los cambios en el sistema.

Diagramas de Flujo (Stock & Flow) Son una evolución de los diagramas causales y agregan más detalle estructural. Diferencian entre stocks (acumulaciones o niveles de una variable en el tiempo) y flows (tasas de cambio que incrementan o disminuyen los stocks). Se representan con rectángulos para stocks, flechas gruesas para flujos y válvulas que regulan el paso de recursos o información.

Los diagramas causales ayudan a entender las relaciones generales entre variables, mientras que los diagramas de flujo permiten modelar matemáticamente el comportamiento dinámico del sistema.

Presentacion de los Diagramas de Flujo:

Presentar los tres diagramas de flujo correspondientes a los casos asignados.

knitr::include_graphics("~/Desktop/COCAINE 2 FLUJO.png")

DIAGRAMA DE FLUJO COCAINE 2:

  1. Estructura del Diagrama: Stock (Variable de Estado): “Cocaine 2” es la principal variable de estado y está representada dentro de un rectángulo. Representa la cantidad total de cocaína disponible en el sistema en un momento dado.

Flujos de Entrada y Salida: Flujo de Entrada: “Cocaine Imports 2” representa la cantidad de cocaína que ingresa al sistema a través de importaciones ilegales. Flujos de Salida: “Cocaine Used 2” representa la cantidad de cocaína que es consumida por los usuarios. “Cocaine Confiscated 2” representa la cantidad de cocaína incautada por las autoridades.

  1. Dinámica del Sistema: Aumento del Stock (Cocaine 2): La cocaína importada alimenta el stock, aumentando la cantidad disponible en el sistema. Reducción del Stock: Consumo: A medida que los usuarios consumen cocaína (Cocaine Used 2), el stock disminuye. Confiscación: A medida que las autoridades incautan más cocaína (Cocaine Confiscated 2), el stock también disminuye.

Interacciones Dinámicas: Si las confiscaciones aumentan, pueden reducir la disponibilidad de cocaína en el sistema, pero esto podría generar incentivos para aumentar las importaciones ilegales. Si el consumo aumenta, la demanda de importaciones podría crecer, afectando el equilibrio del sistema.

knitr::include_graphics("~/Desktop/MUSKRATS 2 FLUJO.png")

DIAGRAMA DE FLUJO MUSKRATS 2:

Este diagrama de flujo representa la dinámica de la población de muskrats a través de una estructura basada en stocks (variables de estado) y flujos (entradas y salidas del sistema).

Estructura del Diagrama: Stock (Variable de Estado): La principal variable de estado es “Muskrats2”, representada dentro de un rectángulo. Esta representa la población total de muskrats en un momento dado.

Flujos de Entrada y Salida: Los flujos se representan con tuberías o flechas. Flujo de Entrada: “Autonomous Increase2” representa el crecimiento de la población debido a la tasa de natalidad. Flujo de Salida: “Muskrats Caught2” representa la reducción de la población debido a la caza. Dinámica del Sistema:

Crecimiento de la Población: Aumenta por la tasa de nacimientos (Autonomous Increase2), impulsada por la tasa de natalidad promedio (Average Birth Rate2).

Reducción por Caza: A más licencias, hay más trampas, lo que aumenta la cantidad de muskrats atrapados (Muskrats Caught2). La caza disminuye la población, pero si el ritmo de captura es mayor que el crecimiento, la población podría colapsar.

knitr::include_graphics("~/Desktop/RECURSOS RENOVABLES FLUJO 2.png")

DIAGRAMA DE FLUJO EXPLOTACION DE RECURSOS Y COLAPSO ECONOMICO:

  1. Stock: “Renewable Resources” (Recursos Renovables) Representado por un rectángulo que almacena la cantidad de recursos renovables disponibles en el sistema. Su valor cambia dependiendo de los flujos de entrada y salida.

  2. Flujos Principales Flujo de Entrada: “Regeneration” (Regeneración) Representado con una tubería con válvula al inicio. Aumenta los recursos disponibles.

Flujo de Salida: “Resource Use” (Uso de Recursos) Representado con una tubería con válvula al final. Reduce los recursos disponibles.

Variables Auxiliares Población (“Population”) Disponibilidad per cápita de recursos (“Per Capita Resource Availability”) Eficiencia en el uso de recursos (“Resource Efficiency”) Capacidad de Carga (“Carrying Capacity”)

¿Cómo Representa la Dinámica del Sistema? Si la población crece, el uso de recursos aumenta y los recursos disponibles disminuyen. Si la eficiencia en el uso de recursos mejora, el consumo de recursos se reduce, ayudando a mantener el stock. Si la capacidad de carga es alta, la regeneración de recursos es más rápida, equilibrando el sistema. Si la disponibilidad per cápita de recursos baja, la tasa de mortalidad aumenta y la tasa de natalidad disminuye, limitando el crecimiento poblacional.

ESTE TRABAJO FUE ELABORADO GRACIAS AL CONTENIDO VISTO Y APRENDIDO DURANTE LA CLASE DE “ANALISIS DE DECISIONES BAJO CONDICIONES DE INCERTIDUMBRE” DE IGUAL FORMA AL CONTENIDO DE LOS RECURSOS DE APOYO QUE SON LOS SIGUIENTES:

Nombre: Business Dynamics, System Thinking and Modeling for a Complex World Download Business Dynamics, System Thinking and Modeling for a Complex World Autor: Sterman, John Edición: 00 Año: 2000 Editorial: McGraw Hill ISBN: 0-07-231135-5

Nombre: Small System Dynamics Models for Big Issues Download Small System Dynamics Models for Big Issues Autor: Pruyt, Erik Edición: 1.0 Año: 2013 Editorial: TU Delft Library ISBN: 978-94-6186-195-5