Introducción

En el presente informe se realiza un análisis económico y estadístico enfocado en el sector externo colombiano, particularmente en el comportamiento de las exportaciones de combustibles y minerales. Para ello, se ha planteado el estudio a través de una empresa llamada Ecopetrol ., una compañía exportadora de crudo y sus derivados con operaciones relevantes en el mercado internacional. La motivación principal de este estudio surge a partir de la alta volatilidad que ha caracterizado al comercio exterior del país en la última década, debido a factores tanto internos como externos, entre ellos las fluctuaciones en el precio internacional del petróleo, la dinámica del tipo de cambio (TRM), y los choques globales como la pandemia del COVID-19. En este contexto Ecopetrol S.A.. representa un caso ilustrativo para examinar cómo estas variables afectan directamente la dinámica exportadora de un actor clave dentro de la economía colombiana. Para abordar esta problemática, se emplea el uso de modelos de series de tiempo, específicamente técnicas de descomposición STL y modelos ARIMA manual y automatico aplicados sobre las series mensuales de exportaciones desde 2012 hasta 2024. Se utilizan herramientas estadísticas como la prueba de Dickey-Fuller Aumentada para verificar estacionariedad, y se realiza ajuste estacional para limpiar la serie y mejorar los pronósticos. El objetivo del informe es identificar patrones, tendencias y comportamientos estacionales que permitan entender la evolución de las exportaciones del sector, así como generar pronósticos a corto plazo que sirvan de base para la toma de decisiones estratégicas por parte de la empresa hipotética. En ese sentido, este análisis busca aportar elementos útiles tanto para la planificación financiera como para la gestión de riesgos en entornos volátiles

Metodología

Para llevar a cabo el análisis del comportamiento de las exportaciones de combustibles y minerales en Colombia, se utilizó como referencia a Ecopetrol S.A., la empresa más representativa del sector hidrocarburos del país y principal exportadora de petróleo crudo. El objetivo fue identificar patrones en sus exportaciones, entender la dinámica temporal del sector externo, y generar pronósticos confiables mediante el uso de herramientas estadísticas. La metodología se dividió en dos grandes etapas: la descomposición de la serie con el método STL y la modelación predictiva con modelos ARIMA y SARIMA. 1. Descomposición STL (Seasonal-Trend decomposition using Loess): La serie mensual de exportaciones de combustibles (2012–2024) fue transformada en un objeto de tipo serie de tiempo Luego, se aplicó la descomposición STL, que separa la serie en tres componentes: tendencia, estacionalidad y residuo. Esto permitió analizar si el comportamiento de las exportaciones de Ecopetrol sigue un patrón repetitivo (por ejemplo, subidas regulares a fin de año), si ha tenido una tendencia de crecimiento o caída, y qué parte de la variabilidad es aleatoria o por choques externos. Además, se generó una versión ajustada por estacionalidad para realizar análisis más limpios y precisos. 2. Modelación ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average): Con la serie limpia y desestacionalizada, se aplicaron modelos ARIMA para realizar pronósticos. Este modelo toma en cuenta tres aspectos de la serie: la dependencia temporal (AR), el nivel de integración (diferencias necesarias para que la serie sea estacionaria) y el promedio móvil de los errores pasados (MA). Previo al modelado, se realizó la prueba de Dickey-Fuller Aumentada (ADF) para verificar estacionariedad, y en caso de no cumplir con los supuestos, se aplicó una transformación logarítmica y diferenciación de primer o segundo orden según fuera necesario.

Extracción de señales

El gráfico muestra la evolución de las exportaciones totales de Colombia entre 2012 y 2024. Se evidencia una fuerte caída a partir de 2014, la cual coincide con la crisis de los precios internacionales del petróleo, que afectó directamente los ingresos del país por la alta participación de este producto en la canasta exportadora. Aunque la serie comienza a estabilizarse hacia 2017, en 2020 se presenta otra caída significativa producto de la pandemia del COVID-19, que redujo la demanda global y afectó tanto la producción como el comercio internacional. A partir de 2021 se observa una recuperación notoria, impulsada por la reactivación económica mundial y el aumento de los precios de materias primas. La tendencia posterior muestra cierta estabilización con niveles superiores a los observados en los años de crisis, lo que podría estar relacionado con una mejora en la diversificación exportadora, el repunte de sectores como el agrícola y el impacto de una tasa de cambio más competitiva. Este comportamiento refleja cómo factores macroeconómicos y coyunturales globales afectan directamente el desempeño comercial del país.

En este gráfico se muestra la descomposición temporal de las exportaciones totales de Colombia, separando la serie en sus componentes estacional, de tendencia y de residuo. En la parte superior, el componente estacional evidencia un patrón bastante regular y repetitivo a lo largo de los años, lo que indica que las exportaciones totales presentan comportamientos cíclicos mes a mes, posiblemente por estacionalidad en sectores como el agrícola o navideño. La tendencia, en cambio, revela una caída clara entre 2014 y 2016, seguida por una leve recuperación y otra caída fuerte en 2020, en línea con la pandemia. Desde 2021, la tendencia vuelve a mostrar una recuperación sostenida. Finalmente, el componente de residuo refleja fluctuaciones no explicadas por la estacionalidad ni la tendencia, que podrían estar asociadas a eventos inesperados como choques externos, cambios en los precios internacionales o decisiones de política comercial. Esta descomposición es útil porque permite entender mejor cómo se comportan las exportaciones y qué parte del movimiento se debe a efectos estructurales o estacionales.

En este gráfico se compara la serie original de las exportaciones totales con su versión ajustada por estacionalidad. La línea negra, que representa la serie ajustada, elimina los efectos estacionales regulares que se repiten cada año, permitiendo observar con más claridad la tendencia real del comercio exterior colombiano. Aunque ambas series siguen trayectorias similares, la ajustada es más suave y facilita el análisis de eventos estructurales como la caída entre 2014 y 2016 o la fuerte recuperación desde 2021. Este tipo de ajuste es útil porque ayuda a diferenciar si los cambios en las exportaciones se deben a factores de calendario (como aumentos típicos en diciembre) o a variaciones reales relacionadas con el entorno económico y comercial. En el caso de Ecopetrol y el país en general, esta herramienta mejora la lectura de la evolución exportadora y es clave para modelos de pronóstico más precisos.

El gráfico muestra cómo se comporta la TRM (tasa de cambio peso-dólar) descompuesta en sus componentes estacional, de tendencia y residuo. La tendencia revela un aumento sostenido del tipo de cambio desde 2014, con momentos de mayor aceleración como en 2015-2016 y especialmente entre 2020 y 2022, lo cual coincide con escenarios de incertidumbre económica global, caída del precio del petróleo, la pandemia y presiones externas como la inflación en EE.UU. y el conflicto entre Rusia y Ucrania. El componente estacional es bastante marcado, lo que sugiere que ciertos meses tienden a presentar valores más altos o bajos de forma regular. Por su parte, los residuos muestran movimientos impredecibles que pueden asociarse a anuncios de política económica, cambios de gobierno o decisiones de la FED. Esta descomposición permite entender que, más allá de la volatilidad de corto plazo, la TRM ha seguido una tendencia alcista, lo cual ha influido directamente en la competitividad de las exportaciones colombianas, incluyendo las de Ecopetrol.

En esta gráfica se compara la evolución de la TRM (peso colombiano por dólar) con su versión ajustada por estacionalidad. La línea negra (ajustada) permite ver la tendencia sin la interferencia de fluctuaciones cíclicas mensuales. Se nota claramente una fuerte devaluación del peso colombiano desde 2014, impulsada inicialmente por la caída de los precios del petróleo, que redujo el ingreso de divisas al país. Otro repunte importante se da entre 2020 y 2022, debido a la incertidumbre global por el COVID-19 y el conflicto entre Rusia y Ucrania, que aumentaron la demanda global por dólares. Aunque la TRM presenta oscilaciones mes a mes, el ajuste estacional muestra que el crecimiento del tipo de cambio ha sido más estructural que temporal, lo cual ha hecho que las exportaciones de empresas como Ecopetrol se vean beneficiadas en pesos, aunque no necesariamente en volumen.

La descomposición temporal de las exportaciones de combustibles y minerales permite ver cómo se comporta esta serie en tres niveles: tendencia, estacionalidad y componente residual. La tendencia muestra una fuerte caída entre 2014 y 2016, lo cual coincide con el desplome del precio internacional del petróleo, afectando directamente los ingresos de Ecopetrol por ventas externas. También se observa otra caída en 2020 por la crisis global del COVID-19, seguida de una recuperación hasta 2022 impulsada por la reactivación económica y el alza de precios del crudo debido al conflicto en Ucrania. El componente estacional presenta un patrón repetitivo, lo que sugiere que las exportaciones de este tipo suelen tener picos o caídas en ciertos meses del año, probablemente por temas de demanda internacional o cronogramas de embarque. Los residuos evidencian variaciones que no pueden explicarse por tendencia ni estacionalidad, lo que podría estar relacionado con factores externos como paros nacionales, cambios en la producción interna o decisiones de política comercial. Esta descomposición es clave para analizar con mayor claridad el desempeño real del sector exportador de hidrocarburos.

La gráfica compara la serie original y la ajustada por estacionalidad de las exportaciones de combustibles y minerales, reflejando de manera más clara el comportamiento real de este componente clave del sector externo colombiano. Aunque ambas curvas son muy similares, la ajustada (línea negra) elimina los efectos estacionales y permite observar con mayor precisión los movimientos estructurales. Se destacan tres caídas fuertes: entre 2014 y 2016 por el desplome de los precios del petróleo, en 2020 por el impacto del COVID-19, y una desaceleración reciente tras el pico de exportaciones en 2022, impulsado por los altos precios internacionales durante el conflicto en Ucrania. El ajuste estacional facilita la interpretación del comportamiento real de las exportaciones de Ecopetrol y permite construir pronósticos más precisos al aislar factores que se repiten todos los años.

En este gráfico se puede ver claramente cómo se ha comportado la tendencia general de las exportaciones totales de Colombia a lo largo del tiempo. La línea negra representa la tendencia suavizada, la cual elimina la volatilidad mensual y permite identificar los cambios estructurales más importantes. Entre 2014 y 2016 se observa una caída fuerte, relacionada con el colapso de los precios del petróleo, que afectó gran parte de las exportaciones del país. Luego hay un leve repunte, pero en 2020 vuelve a caer por el choque global del COVID-19. A partir de 2021 se da una recuperación bastante pronunciada, impulsada por la reactivación económica global y el alza en los precios internacionales de materias primas. La tendencia más reciente muestra una ligera estabilización. Este tipo de análisis es clave para entender si los movimientos en las exportaciones se deben a factores estructurales o son solo variaciones temporales.

En esta gráfica se observa la evolución de la TRM (tasa de cambio peso-dólar), comparando la serie original con la tendencia suavizada. La línea negra, que representa la tendencia, muestra un crecimiento continuo del tipo de cambio desde 2014, con un repunte importante hacia 2015, cuando el peso se devaluó significativamente, debido a la caída de los precios del petróleo y el impacto de la economía global. A partir de 2020, se ve otra aceleración en la tendencia, impulsada por la crisis del COVID-19 y la incertidumbre global, lo que aumentó la demanda de dólares. La serie ajustada por la tendencia revela que, aunque la TRM ha tenido fluctuaciones mensuales, la tendencia general muestra un aumento constante a lo largo de los años. Esto es relevante para entender cómo las empresas exportadoras, como Ecopetrol, han visto una mejora en sus ingresos en términos de pesos, aunque esto no necesariamente refleja un crecimiento en términos de volumen de exportación.

La gráfica revela claramente cómo ha sido la tendencia de las exportaciones de combustibles y minerales a lo largo del tiempo. Desde 2014 se ve una fuerte caída que coincide con la crisis petrolera global, cuando los precios del crudo cayeron por debajo de los 40 dólares el barril. Luego se evidencia una recuperación parcial entre 2017 y 2019, seguida por otra caída en 2020 con la llegada de la pandemia del COVID-19, que redujo drásticamente la demanda global de energía. A partir de 2021, la tendencia vuelve a subir gracias a la reactivación económica global y el aumento en los precios del petróleo, que incluso superaron los 100 USD por barril por el conflicto Rusia-Ucrania. Sin embargo, hacia 2023-2024 la tendencia muestra una ligera desaceleración, lo cual puede estar relacionado con caídas en precios internacionales o menor demanda externa. Esta tendencia es clave para empresas como Ecopetrol, ya que sus ingresos dependen fuertemente del comportamiento de estas exportaciones.

En este gráfico se observa cómo ha cambiado el ritmo de crecimiento de las exportaciones totales de Colombia durante el periodo analizado. Las líneas muestran variaciones anuales, que fueron bastante estables hasta 2014, cuando empieza una caída brusca que refleja el impacto de la crisis de los precios del petróleo. Luego, entre 2016 y 2019, hay un crecimiento más moderado. En 2020 se nota una fuerte caída, incluso con tasas negativas cercanas al -50 %, que coincide con la pandemia del COVID-19 y el cierre del comercio mundial. Posteriormente, entre 2021 y 2022, se da un repunte histórico en las tasas de crecimiento, impulsado por la reactivación económica global y el aumento en precios de exportación, especialmente del petróleo. Sin embargo, después de ese pico, el crecimiento empieza a estabilizarse. Este análisis ayuda a identificar los momentos en los que la economía colombiana, y en especial su sector externo, se vio más afectado o beneficiado por eventos macroeconómicos globales.

En la gráfica se evidencia que la TRM ha tenido varios picos importantes de crecimiento. Uno de los más notables ocurrió alrededor de 2015, donde el tipo de cambio creció más de un 50% en términos anuales, lo cual estuvo relacionado con la caída en los precios del petróleo que debilitó el peso colombiano frente al dólar. A partir de ahí, el crecimiento de la TRM se estabiliza y vuelve a repuntar hacia 2020 y 2022, en parte por los efectos de la pandemia y la incertidumbre económica global que generó presión sobre las monedas emergentes. Otro factor relevante fueron las tensiones políticas internas y los cambios en la política monetaria de Estados Unidos, como las subidas de tasas de interés por parte de la Reserva Federal, que fortalecieron el dólar. El comportamiento de esta variable es clave para empresas exportadoras como Ecopetrol, ya que una TRM alta puede mejorar sus ingresos en pesos cuando venden en dólares.

En la gráfica se observan fuertes fluctuaciones en la tasa de crecimiento anual. Uno de los puntos más bajos ocurre entre 2014 y 2016, cuando el crecimiento se volvió negativo, coincidiendo con la caída internacional del precio del petróleo, que afectó duramente los ingresos por exportaciones de hidrocarburos. Posteriormente, se evidencia una recuperación moderada hasta 2019, seguida de una fuerte caída en 2020, año marcado por la pandemia de COVID-19 y la reducción de la demanda global. Lo más llamativo es el repunte extremo en 2021 y 2022, donde el crecimiento supera el 100% en algunos puntos. Este aumento está relacionado con la recuperación económica global, el aumento de los precios del petróleo tras los confinamientos, y tensiones geopolíticas como la guerra en Ucrania, que dispararon la demanda de crudo. Sin embargo, hacia 2023 y 2024 la tendencia vuelve a estabilizarse, lo que podría indicar un nuevo ciclo de ajuste en los mercados de commodities.

Relación entre las variables

A lo largo del período 2012–2024, se evidencia una correlación importante entre la TRM y las exportaciones de combustibles, que a su vez impactan el comportamiento de las exportaciones totales. Por ejemplo, durante la fuerte devaluación del peso colombiano entre 2014 y 2016 (aumento de la TRM), las exportaciones de combustibles cayeron drásticamente en dólares, lo cual arrastró las exportaciones totales a la baja. Esto indica que, aunque una TRM más alta puede ser favorable para los exportadores (al convertir más pesos por cada dólar), en este caso no fue suficiente para compensar la caída en los precios internacionales del petróleo, lo que evidencia que el factor determinante fue el precio internacional, más que el tipo de cambio.

Durante la recuperación de los años 2021 y 2022, se ve un crecimiento acelerado tanto en las exportaciones de combustibles como en las exportaciones totales, mientras la TRM se mantuvo relativamente estable pero en niveles altos. Esto sugiere que cuando los precios del petróleo suben, como ocurrió tras la pandemia y con la guerra en Ucrania, las exportaciones del sector energético crecen con fuerza, apalancando también el crecimiento general de las exportaciones del país.

En cuanto a la estacionalidad, las descomposiciones STL muestran patrones cíclicos repetitivos en las tres variables, aunque con mayor intensidad en las exportaciones. Sin embargo, la tendencia de fondo es mucho más explicativa para entender los choques estructurales como caídas por crisis externas o repuntes por factores globales.

Hallazgos clave para Ecopetrol

Alta dependencia del contexto internacional: Las exportaciones de Ecopetrol están altamente influenciadas por los precios internacionales del petróleo y por la demanda global. La empresa debe seguir fortaleciendo su estrategia de cobertura y diversificación de mercados.

Tipo de cambio no garantiza competitividad si los precios caen: Aunque una TRM alta puede favorecer la conversión de divisas, no compensa una baja en precios internacionales. La empresa debe monitorear los precios del Brent y ajustar producción y contratos estratégicamente.

Ciclos de crecimiento y corrección claros: Los picos de crecimiento en 2017 y 2022 reflejan oportunidades que Ecopetrol ha sabido aprovechar. Sin embargo, los descensos posteriores muestran la necesidad de planificar en ciclos y mantener reservas de liquidez ante caídas inesperadas.

Tendencia creciente en TRM implica riesgos y oportunidades: Para Ecopetrol, vender en dólares mientras incurre en costos locales en pesos puede representar ganancias adicionales. Sin embargo, también puede encarecer inversiones en tecnología y equipos importados.

Modelo ARIMA automático

## 
##  Ljung-Box test
## 
## data:  Residuals from ARIMA(6,2,6)
## Q* = 10.78, df = 12, p-value = 0.5479
## 
## Model df: 12.   Total lags used: 24
##     Tiempo Observado Pronosticado
## 1 2024.750   1767168      1808394
## 2 2024.833   1849220      1808394
## 3 2024.917   1856996      1808394
##     Tiempo Pronostico
## 1 2024.750    1808394
## 2 2024.833    1808394
## 3 2024.917    1808394
## 4 2025.000    1808394
## [1] "Pronóstico para enero 2025: 2025 = 1808393.90356148"
## [1] "Pronóstico para octubre 2024: 1808393.90356148"

Conclusiones

Tras evaluar el desempeño del modelo ARIMA(0,1,1) y observar que no proporcionaba resultados satisfactorios para la serie de exportaciones de combustibles y minerales, se optó por implementar un modelo más complejo: el ARIMA(6,2,6). Sin embargo, este modelo tampoco resultó ser óptimo para la variable analizada, ya que la alta parametrización puede llevar a un sobreajuste, capturando ruido en lugar de verdaderos patrones subyacentes.​

Al examinar el tramo final de la serie temporal, correspondiente a diciembre de 2024, se observa una ligera recuperación en el valor de las exportaciones de combustibles y minerales. Según datos de la Asociación Nacional de Comercio Exterior (Analdex), las ventas externas colombianas alcanzaron USD FOB $4.472,4 millones en diciembre de 2024, presentando una recuperación del 0,6% frente al mismo mes del año anterior.

Cierre del año 2024 para las variables analizadas:

Exportaciones totales: En el acumulado de enero a noviembre de 2024, las ventas externas sumaron USD FOB 45.075,6 millones, presentando una variación de –0,5% frente al mismo periodo de 2023.
Exportaciones de combustibles y minerales: Estas exportaciones alcanzaron USD FOB 21.435,3 millones en el mismo período, reflejando una disminución del 9,8% respecto al año anterior.

Análisis histórico y datos recientes: Históricamente, las exportaciones de combustibles y minerales han sido un pilar fundamental para la economía colombiana, representando una proporción significativa de las exportaciones totales. Sin embargo, en 2024, se evidenció una disminución en estas exportaciones, influenciada por factores como la caída en los precios internacionales del petróleo y la transición energética promovida por el gobierno.

Eventos relevantes en el sector: Políticas gubernamentales: El gobierno de Gustavo Petro ha enfatizado la transición hacia energías limpias, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles. Esto incluye la suspensión de nuevos contratos de exploración de hidrocarburos y la promoción de energías renovables.

Mercado internacional: La disminución en la demanda global de carbón y la competencia en mercados asiáticos han afectado las exportaciones colombianas. Empresas como Glencore han anunciado recortes significativos en la producción de minas emblemáticas como El Cerrejón.

Recomendaciones Estratégicas para Ecopetrol

Con base en el análisis de series temporales, se identificaron patrones relevantes en el comportamiento de las exportaciones, especialmente las relacionadas con el sector de combustibles y minerales. Estos hallazgos ofrecen información clave para orientar decisiones estratégicas en el corto y mediano plazo.

  1. Fortalecer coberturas cambiarias frente a la TRM Dado el comportamiento volátil de la TRM observado en los últimos años y su impacto directo sobre los ingresos por exportaciones, se recomienda reforzar estrategias de cobertura financiera (hedging) mediante derivados como forwards o swaps. Esto permitiría reducir el riesgo asociado a posibles depreciaciones inesperadas del peso colombiano, especialmente en momentos de alta incertidumbre internacional.

  2. Diversificar mercados de exportación El análisis muestra una alta dependencia de los ingresos por exportaciones de combustibles, los cuales presentaron importantes caídas entre 2014-2016 y en 2020. Aunque hubo recuperación hacia 2022, la tendencia reciente indica una posible estabilización o leve descenso. Ecopetrol podría explorar nuevos destinos de exportación menos vulnerables a choques externos, como países de Asia o América Latina, para mitigar el impacto de crisis internacionales (como la guerra en Ucrania o desaceleraciones en China).

  3. Aprovechar oportunidades de ingresos durante picos favorables Durante el análisis se observaron momentos con tasas de crecimiento anual positivas superiores al 100%, como en 2022. En esos escenarios, Ecopetrol debería maximizar la producción y asegurar contratos a precios favorables aprovechando los “superciclos” de commodities, típicos en períodos de tensiones geopolíticas o disrupciones energéticas globales.