Diagramas causales y de flujo un análisis de tres problemáticas

Introducción a los Diagramas Causales:

Los diagramas causales son unas herramientas visuales que muestran cómo se afectan entre sí las variables de un sistema.

Pienso que como formuladores de politica pública, enfrentamos siempre problemas dinámicos ante la misma naturaleza de lo social , por ello es fácil perderse en la cantidad de factores involucrados. Por eso los diagramas causales son una buena herramienta para que podamos visualizar y comprender las relaciones entre diferentes variables dentro de un sistema.

Así podremos de manera más sencilla identificar patrones, hacer hipótesis y comunicar ideas de forma clara las ideas que tenemos.

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:

Los diagramas de flujo también son herramientas visuales, pero estos nos ayudan a entender cómo se conectan las diferentes partes de un sistema.

Funcionan como un mapa que muestra cómo se mueve la información dentro de ese sistema.

Poseen tres elementos clave:

• Flujos: Son las flechas (De entrada o de salida) 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.

• Variables de estado: Representados por rectángulos, son los puntos donde se almacenan recursos o datos en un momento determinado.

• Variables Exógenas: Variables que nada las afecta dentro del sistema y no las podemos controlar, pero que ellas sí afectan al sistema.

• Variables Endógenas: Todas aquellas que estan dentro del sistema y no son las variables de estado , de flujo o las exógenas. Estas sí se ven modificadas por otras variables dentro del sistema.

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

 

 

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: ¿Cómo funciona este sistema? En este diagrama, la variable de estado es la cocaína. Se ilustra que, las importanciones de cocaina son la variable que alimenta al sistema (por eso tiene un signo positivo). La cocaína confiscada así como la cocaína consumida, ejercen un impacto negativo sobre la cantidad total de cocaína disponible (por eso tienen un signo negativo). ¿Cómo se controla este sistema? Gracias a las confiscaciones, puesto que en su incremento, se reduce la cantidad de cocaína en el sistema, asi como un mayor consumo también disminuye la disponibilidad. Esto genera dos ciclos de balanceo que ayudan a regular la cantidad de cocaína en el sistema. Finalmente la tasa de cocaína confiscada (según el texto es la efectividad con la que la policía confisca cocaína) es una variable exógena porque no la afecta nada dentro del sistema. DIAGRAMA DE FLUJO: Este modelo describe cómo la cocaína entra, se acumula y sale del sistema: Las 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. La cocaína es la variable de estado y refleja la cantidad total de cocaína disponible en el sistema en un momento específico. Las válvulas (o variables de flujo de salida) que son las que controlan cómo se reduce la cantidad de cocaína en el sistema son: Cocaína consumida Cocaína confiscada

   
   

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: Las ratas almizcleras tienen un ciclo de crecimiento y control que sigue una dinámica interesante. Su población aumenta gracias a su capacidad de reproducción, pero al mismo tiempo, se regula mediante trampas que limitan su expansión. ¿Cómo funciona este sistema? El crecimiento de la población ocurre de manera autónoma: cuantas más ratas haya, más posibilidades hay de que se reproduzcan. Sin embargo, su número no crece indefinidamente porque las trampas las mantienen bajo control. Mientras escribía esto, me surgió la pregunta ¿Por qué el crecimiento autónomo y la población están conectados? 🤔 La respuesta la encontré en el texto inicial, la cantidad de ratas en un área influye directamente en qué tanto pueden reproducirse. A más ratas, mayor crecimiento poblacional. ¿Cómo funcionan las trampas para controlar el sistema? El número de ratas atrapadas depende de la cantidad de trampas disponibles. Pero no se pueden colocar trampas sin límite: se requieren licencias que regulan cuántas pueden instalarse. Entonces, cuando aumenta la cantidad de trampas, más ratas son capturadas, lo que reduce la población total. Esto genera un equilibrio natural en el ecosistema. ¿Qué significan los bucles? El sistema se mantiene estable gracias a dos bucles de retroalimentación de balance que funcionan como un mecanismo de control que evita que la población de ratas crezca sin control, manteniéndola dentro de ciertos límites. DIAGRAMA DE FLUJO: Este diagrama de flujo refleja la captura y gestión de ratas almizcleras usando trampas y licencias. La variable de estado, que representa acumulacion son las ratas almizcleras (lo vemos representado en un rectángulo) La variable de flujo de entrada, que es las que afecta directamente a la variable de estado es: El incremento autónomo La variable de flujo de salida es: Las ratas almizcleras atrapadas Las variables exógenas, que son externas, es decir que no son influenciadas por nada son: Las licencias (que representan el número de permisos emitidos para capturar ratas) Trampas por licencia (10 trampas*licencia) Tasa promedio de nacimiento Tasa de captura por trampa El resto de las variables son ENDÓGENAS del sistema.

   
   

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: ¿Cómo funciona el sistema? El sistema representa una población que depende de recursos renovables (como peces o tierra cultivable) para sobrevivir. La población crece si hay suficientes recursos, pero si los recursos se agotan, la población puede disminuir debido a la falta de alimentos o materiales necesarios. Los recursos se regeneran con el tiempo, pero si se consumen demasiado rápido, no pueden recuperarse, lo que lleva a un colapso. ¿Cómo se regula el sistema? El sistema se regula a través de dos fuerzas principales: Consumo de recursos: La población consume recursos para sobrevivir. Si hay muchos recursos, la población crece; si hay pocos, la población disminuye. Regeneración de recursos: Los recursos se regeneran naturalmente, pero esta regeneración depende de cuántos recursos quedan. Si hay muchos recursos, se regeneran más rápido; si hay pocos, la regeneración es lenta. Además, se pueden leer en el problema otras limitaciones como: La capacidad de carga es el máximo de recursos que el sistema puede sostener. La vida útil de las personas depende de los recursos disponibles: si hay muchos recursos, las personas viven más; si hay pocos, viven menos. DIAGRAMA DE FLUJO: Este sistema refleja la dinámica de una población que depende de recursos renovables para su supervivencia, y cómo la interacción entre el crecimiento de la población y la disponibilidad de recursos puede llevar a dos escenarios principales: sostenibilidad o colapso. Las variables de estado son: La población Y el stock de recursos renovables Ya que representan el estado actual del sistema y cambian con el tiempo. Las variables de flujo de entrada son: Los nacimientos (que aumentan la población) La regeneración de recursos (que incrementa el stock de recursos). Las variables de flujo de salida son: Las muertes (que reducen la población) El uso de recursos (que disminuye el stock de recursos) Las variables exógenas son: La tasa de natalidad El consumo per cápita de recursos La capacidad de carga Tasa de regeneracion Y laa tasa de regeneración mínima El resto de las variables son ENDOGENAS 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.