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GCRI · Ciencia de sistemas y modelización

Modelos basados en agentes y de complejidad

Agent-based models represent many individual actors, such as households, firms, vehicles or cells, following rules and interacting, so that system patterns emerge from the bottom up. They suit questions where heterogeneity, adaptation and interaction matter, and they are hard to validate. This page sets out how agent-based and complexity models are built, documented and tested, and what evidence serves the institutions that use them.

01Registro

Agent-based and complexity models on the record.

02La pregunta

Agent-based and complexity models: how the risk develops.

Comportamiento, adaptación y emergencia en sistemas. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.

Mecanismo

Heterogeneity matters

Agents differ in resources, behaviour and location. Averages can hide the variation that drives outcomes such as who is harmed by a shock.

Mecanismo

Adaptation changes the system

Agents respond to each other and to policy, so the system changes as it is studied, which equation-based models may miss.

Mecanismo

Emergence can surprise

Simple rules can produce unexpected collective patterns, such as tipping points or segregation, which are useful but need careful explanation.

Mecanismo

Many parameters, little data

Agent-based models often have more parameters than data can constrain, so documentation and pattern-oriented validation are essential.

03Geografía

Amenazas y exposición en América del Norte.

Population density, flood water and active fires over North America, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.

El mapa interactivo requiere JavaScript; la lista de capas y las fuentes figuran a continuación.

Capas 3

Amenazas y exposición, para esta página

Acerca de esta capa
Evidencia
Estimado
Fuente
Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Universidad de Columbia))
Proveedor
NASA SEDAC (CIESIN, Universidad de Columbia)
Licencia
CC BY 4.0
Año de referencia
null; estimación basada en el censo, estática (2020)
Resolución
cuadrícula de unos 1 km
Incertidumbre
Estimación basada en censos de personas por kilómetro cuadrado en 2020, mostrada como contexto de exposición; no es un recuento de las personas afectadas por ninguna amenaza.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
Evidencia
Observado (las nubes dejan lagunas)
Fuente
Producto VIIRS de inundaciones globales (NASA LANCE)
Proveedor
NASA LANCE
Licencia
Datos abiertos de la NASA
Año de referencia
diario; detección satelital; las nubes dejan lagunas
Más recientes en la compilación
2026-10-14
Resolución
cuadrícula de unos 250 m
Incertidumbre
Detección satelital; las nubes dejan lagunas. Ráster satelital o de modelo tal como lo publica el proveedor. Las nubes, los huecos de franja y el error de recuperación dejan lagunas y ruido; los valores son indicadores, no mediciones en un lugar.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
Evidencia
Observado (las nubes y el momento de paso del satélite dejan lagunas)
Fuente
VIIRS NOAA-20 375 m (FIRMS) (NASA LANCE FIRMS)
Proveedor
NASA LANCE FIRMS
Licencia
Datos abiertos de la NASA
Año de referencia
diario; detección satelital; las nubes y el momento de paso del satélite dejan lagunas
Más recientes en la compilación
2026-10-13
Resolución
cuadrícula de unos 500 m
Incertidumbre
Detecciones satelitales de puntos calientes del día indicado, incluidas las quemas de gas y el calor industrial; no es un incendio confirmado, un informe de incidente ni una alerta.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
Evidencia
Observado
Fuente
VIIRS NOAA-20, reflectancia corregida (NASA LANCE)
Proveedor
NASA LANCE
Licencia
Datos abiertos de la NASA
Año de referencia
diario; imagen satelital
Más recientes en la compilación
2026-10-14
Resolución
cuadrícula de unos 250 m
Incertidumbre
Imagen satelital. Ráster satelital o de modelo tal como lo publica el proveedor. Las nubes, los huecos de franja y el error de recuperación dejan lagunas y ruido; los valores son indicadores, no mediciones en un lugar.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
Evidencia
Modelado (último año que publica GIBS)
Fuente
MODIS Terra y Aqua, cobertura del suelo (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
Proveedor
NASA LP DAAC
Licencia
Datos abiertos de la NASA
Año de referencia
anual; clasificación satelital; último año que publica GIBS
Más recientes en la compilación
2024-01-01
Resolución
cuadrícula de unos 500 m
Incertidumbre
Clases satelitales de cobertura del suelo del año indicado, incluidas las tierras de cultivo; una clasificación con errores conocidos, no un registro de explotaciones agrícolas.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo
Acerca de esta capa
Evidencia
Observado (la nubosidad persistente aún deja lagunas)
Fuente
VIIRS NOAA-20 nivel 3, 8 días (NASA LANCE)
Proveedor
NASA LANCE
Licencia
Datos abiertos de la NASA
Año de referencia
8 días; composición satelital de 8 días; la nubosidad persistente aún deja lagunas
Más recientes en la compilación
2026-09-14
Resolución
cuadrícula de unos 1 km
Incertidumbre
Temperatura de la superficie del suelo medida por satélite durante los 8 días que terminan en la fecha indicada, un indicador de exposición al calor; no es la temperatura del aire, el índice de calor ni una alerta de calor.
Se accede a través de
gibs.earthdata.nasa.gov, solo después de que usted permita el mapa en vivo

Último disponible

NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © colaboradores de OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth

Cargando las imágenes más recientes de la NASA.

Arrastre para desplazar. Ctrl o ⌘ y desplazamiento, pellizco o los botones para ampliar; pase el puntero para ver los valores; restablecer devuelve a la región.

Amenazas y exposición, encuadradas sobre América del Norte.Productos satelitales y de modelos tal como los publica la NASA, cada uno con su propia fecha. Son indicadores, no evaluaciones de ningún lugar.

Datos: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © colaboradores de OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · U.S. Geological Survey · NASA JPL OPERA DIST-ALERTFuentes y licencias

  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Datos abiertos de la NASA
  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Datos abiertos de la NASA
  • Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Con licencia CC BY 4.0. Colores redibujados a partir de la paleta publicada; valores promediados en celdas hexagonales cuando se muestran (modificado). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
  • Productos VIIRS en tiempo casi real (inundaciones, temperatura de la superficie terrestre, cubierta de nieve, reflectancia corregida), NASA LANCE; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
  • Fire Information for Resource Management System (FIRMS) de la NASA, producto de incendios activos VIIRS 375 m, NASA LANCE; teselas vectoriales mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
  • Productos terrestres MODIS (índices de vegetación, producción primaria bruta, cobertura del suelo), NASA LP DAAC y LANCE; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
  • ASTER GDEM es un producto del METI y la NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Cítese como: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Datos abiertos de la NASA
  • Elaborado con Natural Earth. Datos cartográficos vectoriales y ráster gratuitos en naturalearthdata.com. Dominio público
  • © Colaboradores de OpenStreetMap (ODbL), mediante NASA GIBS (costas, límites, carreteras y nombres de lugares). Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). ODbL
  • Blue Marble, NASA Earth Observatory; imágenes mediante NASA GIBS. Colores redibujados a partir del mapa de colores publicado; valores promediados en celdas hexagonales donde se muestran (modificado). Datos abiertos de la NASA
  • Contexto en el globo y el mapa plano: costas, límites, carreteras y topónimos de las capas de referencia de NASA GIBS (datos de OpenStreetMap, ODbL, © colaboradores de OpenStreetMap); imágenes Blue Marble como base opcional; relieve 3D y lectura de elevación a partir del índice de color de elevación ASTER GDEM (clases de 5 m a 200 m, exageradas para facilitar la lectura). Los límites se representan tal como se publican y no implican posición alguna sobre ningún territorio.
  • Eventos en vivo: Rastreador de Eventos Naturales del Observatorio de la Tierra de la NASA (EONET); los eventos son indicativos y conservan sus enlaces de origen.
  • En directo: los eventos de NASA EONET son indicativos, no avisos oficiales.
  • En vivo: Servicio Geológico de los Estados Unidos. Los eventos son indicativos, no alertas de las autoridades.
  • Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • Pronóstico de caudal fluvial, 30 días con rango (GloFAS a través de Open-Meteo): contiene información modificada del Servicio de Gestión de Emergencias de Copernicus 2026; no es una alerta de inundación.
  • Datos meteorológicos de Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), con licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
  • Las capas opcionales (11 fuentes en la lista de capas: en directo, pronóstico, observadas y contexto) muestran el crédito de su proveedor en el mapa y aquí cuando se activan; los pronósticos son resultados de modelos y los índices derivados son estimaciones.

Capas y fechas

  • Densidad de población, 2020: Población: CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · estático
  • Aguas de inundación, compuesto de 3 días: VIIRS Global Flood Product, NASA LANCE · 14 oct 2026
  • Incendios activos y anomalías térmicas: VIIRS NOAA-20 375 m (FIRMS), NASA LANCE FIRMS · 13 oct. 2026
  • Color verdadero: reflectancia corregida VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 oct. 2026
  • Tipo de cobertura terrestre (IGBP), anual: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
  • Temperatura de la superficie terrestre, día, compuesto de 8 días: VIIRS NOAA-20 Level 3, 8-day, NASA LANCE · 14 sept. 2026

04En todos los dominios

Agent-based models capture behaviour in every domain.

05Simulador

Stocks, flujos, retardos y un umbral de inflexión.

Dos stocks, la presión y la capacidad de adaptación, unidos por un bucle de crecimiento reforzador, una respuesta de equilibrio retardada y daños cuando la presión supera la capacidad; pasado el umbral, el sistema puede volcarse. Modelo didáctico con valores ilustrativos declarados, no una predicción. El mapa de esta página muestra América del Norte; el modelo en sí no está ligado a un lugar.

Controles

Crecimiento de la presión
6,0 % al año
Eficacia de la capacidad para reducir la presión
4,0 % al año
Respuesta de la inversión a la presión percibida
20%
Retraso de percepción
4.0 años
Umbral de inflexión de la presión
60 índices
Amplificación más allá del umbral
2,0 veces
Años simulados
50 años

Lecturas

Presión máxima
113 índices
Capacidad al final
Índice 186
Años por encima del umbral
15,8 años
Cifras, métodos y fuentes
AñoPresiónCapacidadPercibido
020.050.020.0
423.344.921.2
827.242.224.0
1231.742.327.7
1636.845.532.2
2042.351.537.2
2447.960.342.6
2853.271.348.0
3257.884.353.1
3666.498.458.4
4082.7115.969.7
4497.8139.783.8
48109.1169.497.3

Métodos

  1. Dinámica de sistemas Forrester (1961), Industrial Dynamics, MIT Press; Sterman (2000), Business Dynamics
  2. Transiciones críticas y puntos de inflexión Scheffer and others (2009), Early-warning signals for critical transitions, Nature 461
  3. Diagrama de bucles causales Sterman (2000), Business Dynamics, McGraw-Hill
  4. Abanico de incertidumbre (Monte Carlo de parámetros) Spiegelhalter, Pearson y Short (2011), Visualising uncertainty about the future, Science 333
  5. Sensibilidad de un factor a la vez (tornado) Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley

Datos

No observed data enters this model: it runs on the teaching values set by the controls, to be replaced with a programme’s own evidence.

Stocks, flujos, retardos y un umbral de inflexión. Modelo didáctico ilustrativo: funciona con los valores fijados por los controles, no con datos medidos. Métodos: dinámica de sistemas (Forrester (1961), Industrial Dynamics, MIT Press; Sterman (2000), Business Dynamics); transiciones críticas y puntos de inflexión (Scheffer y otros (2009), Early-warning signals for critical transitions, Nature 461); diagrama de bucles causales (Sterman (2000), Business Dynamics, McGraw-Hill).
06Indicadores

Qué se mide y con qué calidad.

Cada indicador lleva su unidad, su periodicidad, el tipo de fuente que lo respalda y la etiqueta de evidencia que llevaría un valor. No se muestran valores: un programa los aporta bajo su propia autoridad.

IndicadorUnidadCadenciaTipo de fuenteEtiqueta
Models documented with the ODD protocolpercent of published modelspor revisiónLiterature reviewOBSERVADO
Patterns reproduced in validationcount of target patternsper modelValidation studiesESTIMADO
Parameters calibrated to datapercent of parametersper modelModel documentationDECLARADO
Code publishedpercent of published modelspor revisiónCode archivesOBSERVADO
Análisis de sensibilidad performedpercent of published modelspor revisiónLiterature reviewOBSERVADO
Runs per experimentcount of stochastic replicatesper experimentModel documentationDECLARADO
07Simulador de gemelo y cascada

Model agent-based and complexity models as a system. Run the cascade.

Assembled from the Nexus Standards area profile Normas sobre amenazas compuestas y en cascada: the hazards it names, the sistemas and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full Constructor de sistemas.

Amenazas

Controles

  • NS-0 Constitución y principios
  • NS-3 UNI de registros de riesgo (gramática, tabla de correspondencia heredada, autoridad de asignación)
  • NS-9 UNI contextuales (despliegues, instancias, instancias de programa)
  • NS-11 Verificación y seguimiento (evidencia, atestaciones, observación de la conformidad de confianza cero)
  • NRS-H61 Familia de amenazas: fallo en cascada (NHS-1 sys.cascade)
  • NRS-H62 Familia de amenazas: eventos compuestos y multiamenaza (NHS-1 sys.compound)
  • NRS-H60 Familia de amenazas: perturbación de cadenas de suministro y flujos (NHS-1 sys.supply-chain)
  • NRS-H94 Familia de amenazas: eventos cibernéticos sistémicos (NHS-1 cyber.systemic-cyber)
  • NRS-H107 Familia de amenazas: concentración y monocultivo de la infraestructura digital (NHS-1 tech.digital-concentration)
  • NRS-H7 Familia de amenazas: anomalías de la circulación a gran escala (NHS-1 atmo.climate-mode)

Observación

  • Copernicus EMS rapid mapping activations (listed for reference)
  • OpenStreetMap planet and replication (listed for reference)
  • ERA5 reanalysis (Copernicus Climate Data Store) (listed for reference)
  • Pérdidas económicas directas atribuidas a desastres en relación con el PIB mundial
  • Number of disruptions to basic services attributed to disasters

Geografía de ejemplo

  • Bangladesh: 134 celdas hexagonales
  • Luces nocturnas de esta noche, apagones (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
  • Carbon monoxide, smoke transport (AIRS), NASA GIBS
  • Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
08Fuentes

De dónde procede la evidencia.

Conjuntos de datos públicos y registros institucionales identificados, cada uno con su tipo de licencia. Las fuentes obtenidas por acuerdo solo se utilizan conforme a sus condiciones y nunca se republican.

FuenteLo que aportaTipo de licencia
CoMSES Net Computational Model LibraryArchive of agent-based models with code and ODD documentationOpen, licence per model
ODD protocol publicationsDocumentation standard for agent-based modelsLicence per publication
NetLogo and MesaOpen-source agent-based modelling platformsOpen source, GPL and Apache licences
Journal of Artificial Societies and Social SimulationPeer-reviewed agent-based researchOpen access, CC BY
Pattern-oriented modelling literatureValidation approaches for complex modelsLicence per publication
09Métodos y evidencia

How agent-based and complexity models is modelled, measured and tested.

El modelo, sus supuestos, sus datos y su incertidumbre, en la forma en que un científico o un ingeniero los comprobaría. Las estructuras siguen métodos publicados. Los valores representados son ilustrativos, no hallazgos.

Modelo, ecuaciones y supuestos

The model structure used for agent-based and complexity models, the assumptions it makes and how each is tested.

Riesgo del elemento iRi = f(Hi, Ei, Vi, Ci)amenaza, exposición, vulnerabilidad y capacidad de afrontamiento
Pérdida anual esperadaEAL = ∑k pk · Lksobre los eventos k con probabilidad anual pk
Sistemas acopladosxt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error
SupuestoPor qué se haceCómo se prueba
La amenaza y la exposición son independientes dentro de un eventoMantiene manejable la integral de pérdidasComparar con un ajuste de cópula sobre registros conjuntos
Los acoplamientos son lineales cerca del punto de operaciónPermite que las perturbaciones se propaguen a través de APerturbar más allá del rango lineal y comparar
Las curvas de vulnerabilidad se transfieren entre lugaresLas curvas locales rara vez están disponiblesValidar frente a las pérdidas observadas cuando existan
Entradas
conjuntos de datos versionados con procedencia
Resultados
distribuciones, nunca cifras únicas
Código
publicado con la ficha de modelo y las pruebas
Reproducción
mismos datos, código, entorno y semilla
Formulaciones estándar de riesgo y de espacio de estados; los supuestos enumerados son los típicos del método, expuestos para su revisión, no resultados.
Principios rectores FAIR · GO FAIR y FORCE11W3C PROV · World Wide Web ConsortiumOrientación para un tratamiento coherente de las incertidumbres · IPCCCEOS Analysis Ready Data · Comité sobre Satélites de Observación de la Tierra
10Decisiones

Quién decide y a qué sirve la evidencia.

sistemas Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.

Quién decideLa preguntaEvidencia a la que sirve esta página
ModellersHow to document, calibrate and validate agent-based modelsTemplates; validation designs
Institutions using simulation resultsWhen agent-based results are credible enough to inform decisionsValidation and sensitivity evidence
Journals and reviewersWhat documentation to requireDocumentation evidence

Productos que genera este tema

  • Agent-based model documentation and review templates
  • Pattern-oriented validation designs
  • Sensitivity and calibration protocols
  • Teaching material on complexity methods
11Cuestiones centrales

What experts ask about agent-based models.

  • Which behaviours and interactions must be represented to capture the phenomenon of interest?
  • How are agent rules grounded in evidence rather than assumption?
  • How sensitive are emergent results to small changes in rules or parameters?
  • How can agent-based models be validated against real-world data?
  • When does an agent-based approach add value over simpler models?
12Mecanismos y factores impulsores

How emergence arises.

In complex sistemas, simple local rules can produce large-scale patterns: traffic jams form without a cause at the front; panic buying spreads through observation of others; markets can swing as traders follow trends. These effects arise from interaction, feedback and heterogeneity, which equation-based models that assume average behaviour may miss.

Agents adapt. People change behaviour in response to risk, warnings and the actions of others; firms adjust strategies; institutions change rules. Adaptation can stabilise systems or create new risks, as when protection encourages development in hazard areas.

Complex systems can show tipping points, where small changes cause abrupt shifts, and path dependence, where history constrains future possibilities.

13Métodos y datos

Los métodos y sus límites.

  1. 01

    Agent-based simulation

    Computational models of interacting agents, using complex systems methods. Many parameters can be hard to estimate.

  2. 02

    Behavioural data

    Surveys, experiments and observations to ground agent rules. Behaviour in crises is hard to observe in advance.

  3. 03

    Pattern-oriented validation

    Testing whether models reproduce several observed patterns at once. Matching patterns does not prove mechanisms.

  4. 04

    Sensitivity and ensemble runs

    Exploring outcome ranges across rules and parameters, using computación resources.

Agent-based models are powerful for exploring mechanisms but difficult to calibrate and validate. Results are presented as explorations, not predictions, unless validation supports more.

15Where this page’s references

Where this page’s references lead.

Los organismos y documentos con los que se lee esta página. El estado y las ediciones cambian; cada enlace lleva al organismo emisor.

16Preguntas

Preguntas y respuestas.

What is an agent-based model?
A computational model that simulates many autonomous agents following rules and interacting, from which system-level patterns emerge.
What is the ODD protocol?
Overview, Design concepts and Details: a standard structure for describing agent-based models so others can understand and reproduce them.
What is emergence?
System-level behaviour that arises from interactions among parts and is not obvious from the rules of individual parts.
Are agent-based models predictive?
Sometimes, when well validated. More often they are used to explore mechanisms and scenarios.
Why not use equations?
Equation-based models are often simpler and more transparent. Agent-based models add value when heterogeneity and interaction matter.
How are agent rules chosen?
Ideally from behavioural evidence. Where evidence is lacking, assumptions are stated and tested.
What is a tipping point?
A threshold at which a small change causes a large, often abrupt, shift in system behaviour.
serie ReportsContribuir

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serie Reports is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.

GCRICiencia de sistemas y modelizaciónMétodos y técnicaEscenarios y pruebas de estrés
Ciencia de sistemas y modelización

Aporte un método, un conjunto de datos o una pregunta.

La información y las consultas están abiertas hoy. Una consulta recibe una referencia e indica el siguiente paso; las solicitudes, pagos, asignaciones de cómputo y registros solo se abren cuando existen su equipo, sus condiciones y la capacidad de revisión.