Departamento de Ciencia de la Computación
Curso: CC-3039 Modelación y Simulación
Semestre: 2 de 2012
Catedrático: Luis R. Furlán
Hoja de Trabajo 8 – Dinámicas Urbanas
Uno de los problemas clásicos en los estudios de sistemas es el de las dinámicas que afectan el crecimiento/decaimiento de las ciudades. Jay Forrester escribió un libro controversial “Urban Dynamics”1, en el que planteaba que mucha de la “sabiduría” de los planificadores de ciudades que estaban tratando de detener el decaimiento urbano a finales del siglo XX, de hecho estaban trabajando en líneas equivocadas. El sugería que alguna de las políticas para mejorar el problema, pudieron en vez, empeorarlo. Sugirió que el tema de crecimiento/decaimiento urbano involucra interconexiones complejas que no eran lineales, y que como tal debieran ser estudiados utilizando métodos (simulación por computadoras) que iluminaran los anillos múltiples de re-alimentación que estas dinámicas implican. El uso de simulación por computadora para estudiar políticas de cambio proveyó conclusiones que calentaron el debate entre los líderes de las ciudades porque algunas eran contra- intuitivas.
Se ha pensado considerablemente sobre cómo se puede abordar el tema tan amplio de las dinámicas urbanas. Para ir entrando en el tema responda a las siguientes preguntas:
1. Cuando visita a una ciudad por primera vez, que características visuales podrían indicar que la
ciudad está progresando en vez de decayendo?
2. Cuáles son algunas de las variables en las que las personas piensan cuando deciden trasladarse a una
ciudad diferente a la que están viviendo?
Generalmente el tema de crecimiento/decaimiento de una ciudad gira alrededor del cambio económico. De esta manera escogeremos estudiar el incremento/decremento en los edificios comerciales como una indicación de la salud económica de una ciudad. Para esta hoja de trabajo se les pedirá que construyan estructuras de sub-modelos que representen factores importantes en el estudio de las dinámicas de las ciudades. Luego, en la parte final, deberán juntar todos los sub-modelos para formar un solo modelo. Se les pedirá que periódicamente prueben algunas estrategias de políticas usando este modelo.
Problema 1a: Los comercios
El crecimiento de un área urbana podría caracterizarse por dos dinámicas. Primero, el comercio da lugar a más comercio. Segundo, el desarrollo de nuevos comercios ocupa espacio.
Si una ciudad es capaz de atraer nuevos comercios, entonces generalmente necesitan la construcción de nuevos edificios. La construcción de nuevos edificios comerciales es un factor que se observa en una ciudad (aparentemente) saludable.
1 URBAN DYNAMICS, Jay Forrester; 1969, ISBN 1-56327-058-7. Productivity Press, PO Box 13390, Portland, OR 97213-0390
El primer sub-modelo se concentrará en el crecimiento de edificios comerciales en una ciudad. Conforme el número de comercios va en aumento, el crecimiento de la ciudad es estimulado porque los comercios existentes crean una demanda de otros comercios de apoyo. Por ejemplo, una fábrica nueva requerirá el apoyo de otras empresas o negocios para poder operar exitosamente. Esas otras empresas podrían proveer mantenimiento para las máquinas, o proveer materia prima y energía. Los negocios de apoyo podrían ser restaurantes donde los trabajadores puedan almorzar, etc. Similarmente, conforme la variedad de negocios aumenta en el área, estimula a otros negocios a pasarse a esta área también porque hay más empresas de apoyo disponibles. Así que los comercios, representados por edificios comerciales, estimulan el crecimiento de nuevos comercios.
3. Dibujen un BOTG que represente el cambio en el número de estructuras comerciales en una ciudad saludable y pujante, a lo largo de 100 años. Escriban un párrafo pequeño sobre porque dibujó la gráfica como lo hicieron. Expliquen brevemente, cómo se puede reconocer en una gráfica que una ciudad está saludable.
Para empezar la primera estructura del modelo utilicen los siguientes datos:
Asuman que, para el tiempo de la simulación, la ciudad tiene inicialmente 1,000 edificios comerciales.
Los edificios nuevos normalmente se construyen a una tasa anual del 7%
Hay 1,000 acres zonificados para áreas comerciales, y cada edificio consume en promedio 0.2 acres
Por supuesto, conforme se va utilizando el área zonificada para comercios, la tasa de nuevas construcciones debiera ir disminuyendo y esto debe incluirse en su modelo. Asuman que la tasa normal de construcción se usará mientras la zona ocupada por edificios es menor o igual al 30%. La tasa de construcción debe mantenerse lo más alto posible y bajar rápidamente cuando la ocupación este entre el 85 y 95%. Obviamente no se deben permitir construcciones nuevas si la ocupación ha llegado al 100%.
4. Qué deben buscar en su modelo para poder confiar que esté haciendo lo correcto?
Problema 1b:
Guarden copia de los resultados obtenidos en la parte anterior, serán utilizados para este problema.
Modifiquen el modelo anterior para incluir el hecho de que los edificios no duran para siempre. Asuman que los edificios tienen una vida promedio de 40 años, después de lo cual son demolidos. Hagan una nueva simulación mostrando el número de edificios, las nuevas construcciones y las demoliciones.
Problema 2: Personas
El modelo desarrollado hasta ahora no es realista para nada, ya que esta ciudad no contiene personas. Quién trabajará en todos estos negocios? Es necesario diseñar una estructura de población. Por el momento, esta estructura será diseñada como un segmento separado.
Los datos que deben utilizar para este segmento son los siguientes:
Inicien con una población de 40,000 personas.
Incluyan una tasa de nacimiento del 3% y una de mortandad del 1.5%
También habrá una tasa de migración hacia la ciudad de 8%, y una de migración desde la ciudad del
6%.
Asegúrense de utilizar elementos separados para cada variable, puede que queramos modificar algunos
de estos más tarde y es más fácil hacerlo si se especifican por separado. (Esto es siempre una buena
práctica).
Ejecuten la simulación y asegúrense que esta sección funcione como piensan que debe hacerlo. Para esto es bueno hacer BOTGs.
5. Antes de conectar las dos estructuras deténganse a considerar lo que han hecho hasta ahora. Habrá algo que no cuadra sobre los patrones de crecimiento de ambos los edificios y las personas?
Problema 3: La conexion de los negocios y las personas
Una ciudad saludable será más atractiva para nuevas personas porque provee empleos. Al conectar los dos segmentos anteriores, los componentes conectantes tendrán que ver con la fuerza laboral y la disponibilidad de empleos. Querrán incluir los siguientes componentes:
Se asumirá que el 35% de la población está en la fuerza laboral. También se asumirá que cada edificio comercial provee para 16 empleos.
Una cifra que será de mucho impacto en lo atractivo de esta ciudad para otras personas que estén pensando en mudarse a la misma.
6. Describan lo que piensan que ocurrirá con la migración de población cuando la ciudad tiene muchos empleos, no hay suficientes empleos, y justo el número de empleos adecuados para población actual.
Para su modelo asuman que si la fuerza laboral llega a ser el doble que lo disponible en empleos, entonces la tasa de llegada de personas nuevas a la ciudad se reduce a la décima parte de la tasa normal.
7. Describan lo que creen que ocurrirá a la tasa de nuevas construcciones si hay una fuente grande de labor disponible, si hay insuficiencia de labor, y justamente suficiente labor disponible para los empleos actuales.
Es de esperar que si hay muy pocos trabajadores disponibles, las nuevas construcciones irán a la baja. Asuman que cuando el número de laborantes es menor que la décima parte de los empleos disponibles, el numero de construcciones baja al 20 % de lo normal. También cuando hay el doble de laborantes que los empleos disponibles se duplica la tasa de construcción normal.
Ejecuten la simulación.
8. Identifiquen un anillo de re-alimentación que contenga ya sea edificios o población y que contenga la relación de laborantes a empleos disponibles. Dibujen el diagrama simplificado de re-alimentación. Expliquen el mismo e indiquen si este anillo es de refuerzo o de balanceo.
En este punto guarden el modelo como lo tienen. Estarán modificándolo para probar algunas políticas. Guarde el modelo una segunda vez, solo que bajo otro nombre, para probar las situaciones indicadas en los problemas 3a, 3b y 3c abajo indicados.
Ahora van a probar algunos escenarios diseñados para tratar de reducir el desempleo. La relación de laborantes a empleos disponibles es un indicador crudo de desempleo. Cuando la relación es mayor que uno, hay desempleo, Cuando la relación es menos de uno, entonces hay subempleo. Lo que se quiere es buscar una política que reduzca esta relación.
Problema 3a. Asuman que el consejo municipal ha decidido que si se atrae más negocios a la ciudad, el desempleo bajará. Incrementen la tasa de construcción al 10% en el año 10 para reflejar esta política. Grafiquen el número de edificios, la población y la relación de laborantes a empleos. Qué fue lo que pasó? Por qué?
Problema 3b. Deshagan el cambio de la política anterior. Asuman que el Consejo Municipal de otra ciudad decide construir edificios comerciales que alberguen más negocios por estructura. Modifiquen su modelo para que en el 10mo año el número de empleos por estructura cambia de 16 a 20, para reflejar esta política. Grafiquen el número de edificios, la población y la relación de laborantes a empleos. Qué pasó? Por qué?
Problema 3c. Deshagan el cambio de la política anterior. Como consultores para una tercera ciudad, decidan qué política sugerirían y expliquen porqué esa. O, para créditos extras, desarrollen su propia política que reduzca el desempleo a la larga. Si optan por los créditos extra, asegúrense que lo aplican a partir del 10mo año. Muestren los resultados y expliquen su política.
Problema 4: Habitaciones
Vuelvan a abrir el modelo que guardaron antes de experimentar con las soluciones potenciales para el desempleo.
El asunto habitacional representa otro tema que tiene un impacto significativo sobre el deseo de las personas de vivir en una ciudad. La estructura para el modelo habitacional debe seguir exactamente la estructura del modelo de edificios comerciales. Un incremento en disponibilidad de habitaciones puede influenciar a las personas a trasladarse a un área. Esto, a su vez, incrementará la demanda de facilidades habitacionales. Utilicen los siguientes datos:
Inicialmente hay 10,000 casas
La construcción de casas tiene una tasa normal del 6% de crecimiento por año
El área total disponible para habitaciones es de 7,500 Acres, y cada casa ocupa, en promedio 0.1 Acres
Las casas tienen una vida útil de 70 años.
Al igual que con los edificios comerciales, la tasa de nuevas construcciones para habitaciones debiera ir disminuyendo y esto debe incluirse en su modelo. Asuman que la tasa normal de construcción se usará mientras la zona ocupada por casas es menor o igual al 30%. La tasa de construcción debe mantenerse lo más alto posible y bajar rápidamente cuando la ocupación este entre el 85 y 95%. Obviamente no se deben permitir construcciones nuevas si la ocupación ha llegado al 100%.
Desarrollen este segmento, ejecuten la simulación y determinen si está funcionando de la manera que esperarían.
Problema 5: Juntando todas las piezas
Al agregar el segmento habitacional, el impacto principal sobre el crecimiento de la ciudad es si va a
haber suficientes casas para atraer más personas a la ciudad. Para hacer esta conexión utilicen la
siguiente información:
Asuman que cada casa albergará a 4 personas
Es de asumir que la relación entre población y casas afectará la migración. Supongan que cuando la
relación de población a capacidad habitacional es pequeña, digamos 10% o menos, la tasa de migración
hacia la ciudad crece en 1.4 veces (la gente es atraída a la ciudad a tasas mayores). Cuando la relación
es de 200 % (la disponibilidad de casas es insuficiente para satisfacer la demanda), la migración hacia
la ciudad se reduce al 40% de la tasa normal (porque la gente vivirá en poblaciones cercanas y
conmutarán al trabajo, si es necesario, pero esto no es tan atractivo para la mayor parte de la gente
como lo sería vivir en la ciudad). Se espera que si se cumple exactamente con la demanda habitacional,
entonces habrá una migración normal.
Nota: La construcción residencial no será afectada por escasez de empleos en este modelo.
Finalmente se tomará en cuenta cómo la relación entre la población y la capacidad habitacional afectan la tasa de construcción residencial. Asuman que si la relación es del 10%, o menos, entonces no hay mucha demanda para casas nuevas y la tasa de construcción cae al 20% de la tasa normal. También, si la relación es del 200% (la más alta que se considerará), entonces la tasa de construcción debe duplicarse. Como antes, una relación del 100% indica que se está satisfaciendo la demanda y la tasa de construcción debe ser la normal.
Ejecuten la simulación y vean si los resultados cumplen con las expectativas.
9. Identifiquen un anillo de re-alimentación que contenga ya sea casas o población y que contenga la relación de población a capacidad habitacional. Dibujen el diagrama simplificado de esta re- alimentación, explíquenlo e indiquen si es un anillo re-alimentación de refuerzo o de balance.
Problema 5b
Finalmente se puede simplificar el modelo convirtiendo las dos relaciones de área en una relación de área total disponible. Es posible determinar la fracción del área ocupada tomando en consideración ambas necesidades de tierra para construcciones comerciales y de tierra para construcciones habitacionales. Esta nueva relación afectaría ambas las tasas de construcción de casas y de construcción de edificios comerciales.
10. Porqué creen que se podría combinar cada área en una total ya que cada área se ha zonificado en forma diferente? (Pista: Qué piensan que haría una ciudad si los requerimientos anteriores de zonificación no cumplieran con la situación de crecimiento actual?)
Definan una gráfica que muestre el número de edificios comerciales, población y casas a través del tiempo. Ejecuten la simulación.
11. Qué es lo que notan acerca del crecimiento de edificios comerciales, población y casas ahora, comparados al patrón de crecimiento en el problema 5a?
Impriman una tabla que contenga todos los repositorios, flujos y relaciones. Si es posible, que se impriman los valores cada 5 años.
De nuevo, probaremos algunos escenarios para ver si se puede mejorar la situación.
Problema 5c:
Un concejo edil decide que si hay más capacidad habitacional disponible, más personas vendrán a la ciudad, causando que la ciudad crezca y prospere. Prueben este escenario incrementando la tasa de construcción al 8% en el 10mo año. Que pasó? Porqué? Utilicen un diagrama simplificado de re- alimentación para ayudar a explicar. Es esta una buena política?
Problema 5d:
Deshagan el cambio de la política anterior. Asuman que el consejo edil de otra ciudad decide construir facilidades habitacionales de alta densidad que contenga torres de apartamentos y otros. Modifiquen su modelo para que en el año 10 el número de personas por estructura
habitacional crece de 4 a 15, para reflejar esta política. Que pasó? Porqué? Utilicen un diagrama simplificado de re-alimentación para ayudar a explicar. Es esta una buena política?
Problema 5e:
Deshagan el cambio de la política anterior. Un tercer consejo edil dispone que, para mejorar la tasa de desempleo (y por lo tanto la economía de la ciudad), es necesario considerar ambas disponibilidades de capacidad habitacional y de oferta de empleos. Piensan que si pueden liberar suficiente terreno para permitir la construcción de más negocios, entonces la tasa de desempleo bajará. En el año 10, bajen el tiempo de vida de las casas de 70 a 35 años. Esto liberará más terreno para la ciudad. También en el año 10, incrementen la tasa de construcción de edificios comerciales del 7 al 10%. Esto causará que los negocios ocupen más de la tierra que de lo ocupado por las casas. Que pasó? Porqué? Utilicen un diagrama simplificado de re-alimentación para ayudar a explicar. Es esta una buena política?
Crédito extra:
Reflexionen sobre la siguiente situación. En los 60s y 70s muchas ciudades en todo el mundo desarrollaron proyectos habitacionales para personas de bajos ingresos.
a. Piensan que esto mejoró la calidad de vida para los pobres? Porqué o porqué no?
b. Cómo piensa que es vivir en uno de estos proyectos?
c. Hagan algo de investigación e identifiquen algunas de las consecuencias no intencionadas de esta
política. Asegúrense de listar sus fuentes, y si es posible incluir los artículos de algunas de sus fuentes.