¿Qué son los diagramas causales?

Los diagramas causales son herramientas visuales poderosas que permiten desentrañar y representar las complejas interrelaciones entre las variables que componen un sistema. Estos diagramas ilustran cómo un cambio en una variable puede desencadenar una cadena de efectos que retroalimentan el sistema, ya sea reforzándolo o regulándolo. Por ejemplo, al identificar ciclos de retroalimentación —ya sean de refuerzo o de equilibrio—, se pueden entender mejor las dinámicas dentro de la estructura de problemáticas sociales.

Al integrar conceptos como la polaridad de las relaciones y la estructura de los enlaces causales, estos diagramas se convierten en un puente entre la teoría y la práctica. Permiten a los analistas formular hipótesis dinámicas y visualizar cómo las interacciones entre factores pueden originar comportamientos complejos.

¿Qué representan? ¿Para qué me sirven?

Los diagramas causales representan gráficamente las relaciones de causa y efecto entre diferentes variables dentro de un sistema complejo. Además, tienen múltiples utilidades en el análisis de sistemas complejos:

Usar diagramas causales facilita la transmisión de conocimientos sobre los procesos que originan un problema dinámico, permitiendo compartir de forma clara cómo se relacionan las distintas variables y cuáles son los puntos críticos que pueden requerir intervención (Sterman, 2000).

Casos para entender mejor

Para facilitar la comprensión del lector, les comparto 3 casos. Las variables están en cursiva. Un tip para hacer más sencillo el entendimiento es ir línea por línea teniendo en mente que primero queremos entender la estructura y luego el comportamiento. En las siguientes secciones se toman textualmente del libro Small system dynamics models for big issues: Triple jump towards real-world complexity de Pruyt (2013).

Cocaína

El cambio mensual en la cantidad total de cocaína en un país depende de la cantidad mensual de cocaína importada, la cantidad mensual de cocaína utilizada y la cantidad mensual de cocaína confiscada por la policía. En un modelo altamente simplificado, se asume que se utilizan 3000 kg de cocaína por mes. La importación de cocaína es constante y asciende a 4000 kg por mes. Además, la cantidad mensual de cocaína confiscada por la policía equivale al 10% de la cocaína en el país. Suponga que inicialmente había 3000 kg de cocaína en el país.

Ratas Almizcleras

Suponga que hay una plaga de ratas almizcleras en una zona en particular. Al principio, había 100 ratas almizcleras. El incremento autónomo en el número de ratas almizcleras por rata por año asciende a un promedio de 20 ratas por rata por año. Suponga que cada año se otorgan 10 licencias para colocar trampas para ratas almizcleras. Las licencias son válidas solo por un año y cada persona que posee una licencia puede colocar 10 trampas. Asuma que el número de ratas almizcleras capturadas por trampa es proporcional a la cantidad de ratas y a una tasa de captura por trampa que se acerca a 0.2, es decir, en promedio 0.2, como mínimo 0.195 y como máximo 0.205.

Sobregiro económico y colapso

Suponga que la población inicialmente asciende a 1 millón de personas y que los recursos renovables iniciales ascienden a 5 millones de unidades del recurso (por ejemplo, toneladas de pescado o acres de tierra cultivable). Suponga que el flujo de nacimientos es proporcional a la población, a la disponibilidad de recursos renovables per cápita y a la tasa normal de natalidad de 0.35% de persona por persona por año. Suponga que el flujo de muertes es proporcional a la población consumidora e inversamente proporcional a la vida útil dependiente de la disponibilidad de recursos. Esta última es igual a la vida útil normal multiplicada por la disponibilidad de recursos renovables per cápita. Agregue MAX(15, MIN(100, …)) detrás de esta ecuación para asegurar que la esperanza de vida promedio máxima adaptada sea de 100 años y la mínima sea de 15 años.

La disponibilidad de recursos renovables per cápita es, por supuesto, igual al stock de recursos renovables dividido por el tamaño de la población. Los recursos renovables solo aumentan a través de la regeneración y disminuyen a través del uso de recursos. La regeneración consiste en la suma de la regeneración mínima y la regeneración dependiente del recurso. La regeneración mínima equivale a la capacidad de carga multiplicada por la tasa mínima de regeneración. Se puede aproximar la regeneración dependiente del recurso con la siguiente función: \[ \text{tasa de regeneración} \times \text{recursos renovables} \times \left(\frac{\text{recursos renovables}}{\text{capacidad de carga}}\right) \times \left(1 - \frac{\text{recursos renovables}}{\text{capacidad de carga}}\right) \] En tiempos de abundancia, el uso de recursos es igual a la población multiplicada por el consumo de recursos renovables per cápita, pero en tiempos de escasez se ve limitado a la cantidad de recursos renovables dividida por el tiempo de agotamiento rápido de recursos. Por lo tanto, la ecuación de uso de recursos puede escribirse como:

\[ \min\!\Bigl( \frac{\text{recursos renovables}}{\text{tiempo de agotamiento rápido de recursos}},\, \text{consumo de recursos renovables per cápita} \times \text{población} \Bigr) \] Suponga que la tasa de regeneración asciende a 120%, la capacidad de carga a 7500000 unidades del recurso, la tasa mínima de regeneración al 1% por año, el tiempo de agotamiento rápido de recursos a 1 año y el consumo de recursos renovables per cápita a 0,25 por año.

Diagramas Causales

Cocaína

En este primer caso, podemos ver que la cocaína es la variable central en este diagrama. Conforme aumenta su cantidad en el sistema, también lo hacen los niveles de cocaína confiscada y cocaína consumida. Ambas variables tienen un efecto negativo sobre la disponibilidad total: a mayor confiscación, menor cantidad circulante, y a mayor consumo, también se reduce lo disponible. Así, se constituyen dos ciclos de balanceo que regulan la cantidad de cocaína en el sistema.

Ratas Almizcleras

La variable central es la población de ratas almizcleras. Conforme aumenta este stock, también se incrementa el número de ratas capturadas, lo que reduce la población. A la vez, el incremento autónomo, por reproducción o migración, impulsa el crecimiento de la población. Se forma así un ciclo de balanceo: mayor población genera más capturas, disminuyéndola, pero el incremento autónomo la repone. Además, la cantidad y eficiencia de las trampas afectan directamente cuántas ratas se capturan, mientras que las licencias limitan el número de trampas disponibles y, por ende, la cantidad de ratas atrapadas.

Sobregiro Económico y Colapso

En este diagrama la población crece con los nacimientos (R1) y se reduce con las muertes, generando un ciclo de balance (B3) cuando los recursos se agotan. El consumo de recursos renovables per cápita disminuye la disponibilidad de recursos, mientras la regeneración (R3 y R4) intenta compensar ese uso. A medida que la población aumenta, se acelera el agotamiento, pero la tasa de regeneración y la capacidad de carga equilibran el sistema (B1 y B2). Además, la vida útil depende de la disponibilidad de recursos, por lo que si estos se reducen, aumenta la mortalidad. Este diagrama muestra cómo los ciclos de refuerzo y balance interactúan para regular la población y la sostenibilidad de los recursos.

Diagramas de Flujo

Los diagramas de flujo son representaciones gráficas que muestran cómo se acumulan y se mueven las variables de estado a través de los flujos en un sistema. Es decir, permiten visualizar cómo se generan y acumulan los stocks (como inventarios, poblaciones o saldos) y cómo estos se modifican mediante entradas y salidas a lo largo del tiempo. Esta herramienta es fundamental en la metodología de dinámica de sistemas, ya que ayuda a identificar retrasos, inercia y desequilibrios dinámicos que influyen en el comportamiento global.

En contraste, los diagramas causales se enfocan en exponer las relaciones de causa y efecto entre variables, resaltando los vínculos y ciclos de retroalimentación que impulsan el comportamiento del sistema. Mientras los diagramas de flujo nos muestran el movimiento y la acumulación de las variables, los diagramas causales nos permiten comprender las interacciones subyacentes que generan esos cambios. Ambas herramientas se complementan para ofrecer una visión integral y detallada de la dinámica de sistemas complejos.

Diagramas de Flujo aplicado a nuestros casos

Cocaína

Este modelo ilustra de manera clara el recorrido de la cocaína dentro del sistema, desde su ingreso hasta su salida. Se parte de las Importaciones de Cocaína, que reflejan la cantidad que entra desde fuentes externas y se consideran una variable de flujo por representar el movimiento continuo de entrada. La variable de estado, Cocaína, muestra el total disponible en el sistema en un momento dado. Por su parte, las Válvulas de Salida regulan la disminución de la sustancia, distinguiendo dos procesos: el Consumo, que indica la cantidad utilizada por los consumidores, y la Confiscación, que es la cantidad incautada por las autoridades. Ambos procesos reducen la cantidad total de cocaína presente en el sistema.

Ratas Almizcleras

En este diagrama la variable central es ratas almizcleras, que representa la población total. La cantidad varía por dos flujos: el Incremento autónomo, que la aumenta, y las ratas almizcleras capturadas, que la disminuyen. Las Trampas y la Tasa de captura por trampa regulan la salida, aunque las Licencias limitan la cantidad de trampas disponibles. En conjunto, se forma un ciclo de balanceo donde el aumento de la población incrementa la captura, mientras el Incremento autónomo sigue reponiendo el stock.

Sobregiro Económico y Colapso

En este diagrama de flujo la población1 y los recursos renovables1 se muestran como stocks. La población1 aumenta con nacimientos1 y disminuye con muertes1, mientras que los recursos se incrementan con regeneración1 y se consumen con uso de recursos1. Elementos como la tasa de regeneración1, la capacidad de carga1 y el consumo de recursos renovables per cápita1 regulan la disponibilidad de recursos, afectando tanto la vida útil normal1 como el crecimiento poblacional. Así, este diagrama de flujo permite visualizar de manera clara cómo la dinámica entre población y recursos se retroalimenta y equilibra en el tiempo.

Con esto, espero que hayas podido entender mejor la diferencia entre diagramas causales y de flujo. ¡Mucho éxito encontrando la causalidad y el flujo de los problemas sociales!

Referencias

Sterman, J. D. (2000). Business dynamics: Systems thinking and modeling for a complex world. Irwin/McGraw-Hill.

Pruyt, E. (2013). Small system dynamics models for big issues: Triple jump towards real-world complexity (First ed., version 1.0). TU Delft Library.