Introducción a los Diagramas Causales:

¿Qué son los diagramas causales y por qué importan?
  • Los diagramas causales son herramientas visuales que muestran cómo se afectan entre sí las variables de un sistema. Como formuladores de politica pública, cuando enfrentamos problemas dinámicos —como el tráfico o el cambio climático— es fácil perderse en la cantidad de factores involucrados. Aquí es donde los diagramas causales se convierten en una herramienta esencial, ya que nos ayudan a visualizar y comprender las relaciones entre diferentes variables dentro de un sistema.
Representación y utilidad en el análisis de sistemas

  • Los diagramas causales son una forma visual de entender cómo diferentes factores están conectados en un sistema. Básicamente, nos ayudan a ver qué provoca qué, algo clave cuando analizamos problemas complejos.Su utilidad está en que nos permiten identificar patrones, hacer hipótesis sobre cómo evoluciona un problema y comunicar ideas de forma clara.

  • Para que funcionen bien, deben poseer:

    Variables conectadas con enlaces causales, indicando si un cambio en una refuerza (+) o equilibra (-) el sistema. También se deben identificar los ciclos de retroalimentación, que nos muestran si un sistema tiende a estabilizarse o a crecer sin control.

  • En pocas palabras, son herramientas súper útiles para ver el panorama completo y tomar mejores decisiones.

 

 

Introducción a los Diagramas de Flujo:

¿Qué son los diagramas de Flujo y por qué importan?

Los diagramas de flujo son herramientas visuales que ayudan a entender cómo se conectan las diferentes partes de un sistema.

Representación y utilidad en el análisis de sistemas

Funcionan como un mapa que muestra cómo se mueve la información, los recursos o los materiales dentro de ese sistema. Estos diagramas incluyen tres elementos clave:

  • Flujos: Son las flechas que indican cómo se trasladan los materiales, información o recursos de un lugar a otro. Gracias a estos flujos, podemos simular cómo cambian las cosas en el sistema cuando se modifican algunas variables. Esto es útil para prever situaciones futuras, como el crecimiento económico, la propagación de enfermedades o los cambios en el clima.

  • Estaciones o niveles: Representados por rectángulos o círculos, son los puntos donde se almacenan recursos o datos en un momento determinado. Piensa en ellos como “depósitos” que el sistema puede utilizar o modificar.

  • Retroalimentación: Es la forma en que una parte del sistema influye en otra. Puede ser positiva (cuando amplifica un cambio) o negativa (cuando lo equilibra). Las flechas de retroalimentación en el diagrama muestran cómo estos ciclos afectan al sistema. Esto ayuda a identificar posibles efectos inesperados o a entender cómo se puede mantener el equilibrio.

En resumen, los diagramas de flujo son una gran herramienta para visualizar, analizar y predecir cómo funciona un sistema y cómo podrían evolucionar sus diferentes partes con el tiempo.

 

 

Presentación de los 3 casos:

  1. Caso de la Cocaina

    PROBLEMA:

    El cambio mensual en la cantidad total de cocaína en un país depende de la cantidad mensual de importaciones de cocaína, la cantidad mensual de cocaína consumida y la cantidad mensual de cocaína confiscada por la policía. En un modelo altamente simplificado, asumimos que se consumen 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 es igual al 10% de la cocaína presente en el país. Suponga que inicialmente había 3000 kg de cocaína en el país.


    DIAGRAMA CAUSAL:

    En este diagrama, la variable central es la cocaína. Se ilustra que, conforme aumenta la cantidad de cocaína en el sistema, tanto la cocaína confiscada como la consumida también tienden a incrementarse. Ambas variables ejercen un impacto negativo sobre la cantidad total de cocaína disponible: un aumento en las confiscaciones reduce la cantidad en el sistema, mientras que un mayor consumo también disminuye la disponibilidad. Esto genera dos ciclos de balanceo que ayudan a regular la cantidad de cocaína en el sistema.


    DIAGRAMA DE FLUJO:

    Este modelo describe cómo la cocaína entra, se acumula y sale del sistema:

    Importaciones de Cocaína: Representan la cantidad de cocaína que ingresa al sistema desde fuentes externas. Es una variable de flujo, ya que mide el movimiento continuo de entrada.

    Cocaína: Es la variable de estado y refleja la cantidad total de cocaína disponible en el sistema en un momento específico.

    Válvulas de Salida: Controlan cómo se reduce la cantidad de cocaína en el sistema:

    • Consumo: Cantidad de cocaína utilizada por los consumidores.

    • Confiscación: Cantidad de cocaína incautada por las autoridades.

    Tanto el consumo como la confiscación disminuyen la cantidad de cocaína disponible.

  2. Caso de plaga de ratas almizcleras

    PROBLEMA:

    Supongamos 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 almizclera por año equivale, en promedio, a 20 ratas almizcleras por rata almizclera por año.

    Supongamos que cada año se otorgan 10 licencias para colocar trampas para ratas almizcleras. Las licencias son válidas solo por un año y cada persona con una licencia puede colocar 10 trampas. Se asume que el número de ratas almizcleras atrapadas por trampa es proporcional al número de ratas almizcleras y a una tasa de captura por trampa cercana a 0.2, siendo en promedio 0.2, mínimamente 0.195 y, como máximo, 0.205.


    DIAGRAMA CAUSAL:

    Este diagrama causal representa la dinámica de la población de ratas almizcleras y su control mediante trampas. La población crece debido al incremento autónomo y la tasa promedio de nacimiento, pero es regulada por la captura a través de trampas. A medida que aumenta la cantidad de trampas, se incrementa el número de ratas atrapadas, lo que a su vez reduce la población total. La cantidad de trampas depende de las licencias otorgadas, ya que más licencias permiten instalar más trampas, intensificando la captura. Existen bucles de retroalimentación balanceadora que ayudan a estabilizar el sistema, evitando un crecimiento descontrolado de la población de ratas almizcleras.


    DIAGRAMA DE FLUJO:

    El proceso comienza con el incremento autónomo de la población de ratas almizcleras debido a su tasa de nacimiento. A medida que la población crece, hay más ratas disponibles para ser atrapadas, lo que activa el mecanismo de captura mediante trampas. La cantidad de trampas instaladas depende de las licencias otorgadas, ya que más licencias permiten colocar más trampas, aumentando la captura de ratas. Esta captura reduce la población de ratas almizcleras, creando un equilibrio entre su reproducción y su control. Como resultado, el sistema se estabiliza en un ciclo donde la población de ratas se mantiene regulada por la cantidad de trampas y licencias disponibles.

  3. Caso de sobrecarga económica y colapso

    PROBLEMA:

    El fenómeno de sobrecarga y colapso se encuentra en muchos dominios de aplicación. En este ejercicio, se debe construir y analizar un modelo simple de sobrecarga y colapso relacionado con la explotación de recursos renovables por una población autárquica, por ejemplo, la población en una isla aislada en tiempos antiguos.

    Supongamos que la población inicial es de 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). Se supone que el flujo de nacimientos es proporcional a la población, a la disponibilidad per cápita de recursos renovables y a la tasa de natalidad normal de 0.35% por persona por año.

    Supongamos 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 per cápita de recursos renovables. Se agrega MAX(15, MIN(100, antes y después de esta ecuación) para garantizar que la vida útil promedio máxima adaptada sea de 100 años y la mínima de 15 años.

    La disponibilidad per cápita de recursos renovables 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 por el uso de recursos. La regeneración consiste en la suma de la regeneración mínima y la regeneración dependiente de los recursos. La regeneración mínima equivale a la capacidad de carga multiplicada por la tasa mínima de regeneración.

    Para aproximar la regeneración dependiente de los recursos, se usa la siguiente función:

    En tiempos de abundancia, el uso de recursos es igual a la población multiplicada por el consumo per cápita de recursos renovables, pero en tiempos de escasez, se limita a la cantidad de recursos renovables dividida por el tiempo de agotamiento rápido de recursos. La ecuación del uso de recursos se puede escribir como:

    Supongamos que la tasa de regeneración es del 120%, la capacidad de carga es de 7,500,000 unidades del recurso, la regeneración mínima es del 1% anual, el tiempo de agotamiento rápido de recursos es de 1 año, y el consumo per cápita de recursos renovables es de 1 unidad de recurso por persona por año.


    DIAGRAMA CAUSAL:

    Este diagrama muestra cómo la población y el uso de recursos renovables están conectados. A medida que la población crece, el consumo de recursos aumenta, lo que puede reducir la disponibilidad de estos. Si los recursos disminuyen demasiado, la regeneración natural puede no ser suficiente, afectando la capacidad de sostenimiento del ecosistema. Además, la disponibilidad de recursos influye en la esperanza de vida, ya que si hay escasez, las tasas de mortalidad pueden aumentar. Si el consumo es mayor que la regeneración, los recursos pueden agotarse, poniendo en riesgo la estabilidad de la población y el medio ambiente.


    DIAGRAMA DE FLUJO:

    El proceso comienza con el crecimiento de la población, lo que genera un mayor uso de recursos renovables. A medida que aumenta el consumo, la disponibilidad de estos recursos disminuye. Si los recursos por persona se reducen demasiado, la calidad de vida y la esperanza de vida pueden bajar, lo que provoca un aumento en la tasa de mortalidad y, eventualmente, una reducción de la población.

    Si la población disminuye, el consumo de recursos también baja, permitiendo que la regeneración natural los recupere, siempre que esta sea suficiente.

    Sin embargo, existen bucles de retroalimentación: algunos refuerzan el crecimiento de la población y el consumo de recursos, mientras que otros buscan equilibrar la regeneración y el uso de los recursos. Si la tasa de consumo sigue siendo mayor que la capacidad de regeneración, los recursos pueden agotarse por completo, lo que llevaría al colapso del sistema.


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.