Estudios originales
← vista completaPublicado el 22 de junio de 2026 | http://doi.org/10.5867/medwave.2026.05.3191
Análisis mecanicista de los casos de COVID-19 en Chile durante el segundo semestre de 2020: un modelo SIR con tasa de transmisión dinámica
Mechanistic analysis of COVID-19 cases in Chile during the second half of 2020: an SIR model with dynamic transmission rate
Resumen
Introducción Este artículo analiza la prolongada fase valle en la curva epidémica asociada a la dinámica de COVID-19 en Chile durante el periodo de julio a diciembre de 2020, caracterizada por un registro relativamente estable entre 1000 y 2500 casos diarios.
Métodos A diferencia de los modelos (, )-SIR tradicionales, con parámetros constantes y asociados respectivamente a la tasa de transmisión y de remoción en el proceso infectocontagioso, los cuales predicen comportamientos unimodales; proponemos un enfoque basado en la mecánica del contagio que incorpora una ley dinámica para la tasa de transmisión .
Resultados Utilizando datos oficiales del Departamento de Estadísticas e Información de Salud, demostramos cómo esta aproximación captura cuantitativamente la estabilización observada, resultado de la adherencia sostenida a medidas no farmacéuticas por parte de la población chilena. El modelo revela que mantener una tasa de contagio por debajo de su valor intrínseco requirió un esfuerzo colectivo constante. Ello permitió un manejo controlado de la demanda hospitalaria en la etapa prevacunal.
Conclusiones Nuestros resultados validan la utilidad de la mecánica del contagio para explicar dinámicas epidemiológicas complejas. Además, ofrecen nuevas perspectivas sobre la respuesta poblacional frente a intervenciones sanitarias prolongadas.
Ideas clave
- La conducta humana tiene un rol clave en la propagación de enfermedades, y en particular en el número de casos de COVID-19.
- Este artículo presenta un modelo matemático estructuralmente simple, capaz de ofrecer una descripción razonablemente ajustada a los datos en el seguimiento de la pandemia de COVID-19 en Chile.
- Este trabajo contribuye a racionalizar la toma de decisiones, mediante el monitoreo de la dinámica sin perder capacidad explicativa.
- Sin embargo, el modelo no resulta viable para una proyección más allá del intervalo temporal considerado (julio a diciembre de 2020).
Introducción
En general, la pandemia de COVID-19 exhibió dinámicas complejas que desafiaron las aproximaciones tradicionales de modelación matemática, para cada población estudiada y a distintos niveles de observación [1,2]. En Chile, según datos del Ministerio de Salud [3], tras una primera ola con un máximo de 6938 casos diarios reportados a mediados de junio de 2020, la curva epidemiológica entró en una fase de estabilización peculiarmente prolongada. Como se aprecia en la Figura 1, desde mediados de julio hasta fines de diciembre de 2020 los casos confirmados diarios se mantuvieron predominantemente en una franja entre 1000 y 2500, configurando un “valle” epidemiológico. Desde la perspectiva de la modelación matemática, este comportamiento contrasta con los patrones unimodales típicos predictibles mediante modelos tipo SIR o SEIR (Susceptibles-Expuestos-Infectados-Removidos) tradicionales con tasa de transmisión constante [5,6]. Este periodo intermedio, previo a la segunda ola registrada a inicios de 2021, constituye un caso de estudio singular para analizar la relación causa-efecto entre las medidas de mitigación no farmacéuticas implementadas en la era prevacunal y el sostenimiento de dicho valle.
Número diario de casos de COVID-19 reportados en Chile por la OMS.

Los colores indican la magnitud: rojo (≥ 3000); naranja (2501 a 2999); y en azul (≤ 2500) destacamos un prolongado valle con un mínimo de 1338 casos en 23 de noviembre 11 de 2020.
OMS: Organización Mundial de la Salud.
Fuente: preparado por los autores basados en los registros de la OMS [4].
En efecto, los modelos matemáticos tradicionales, basados en el clásico esquema compartimental SIR y que asumen una tasa de transmisión constante, son inherentemente incapaces de reproducir secuencias de olas y valles. Esto, ya que tienden a predecir curvas de incidencia unimodales con máximos agudos [7,8,9]. Como señalan Chowell et al “los modelos simples de crecimiento epidémico asumen tasas de transmisión constantes y mezcla homogénea, lo que generalmente resulta en curvas de incidencia unimodales que no capturan los patrones complejos de resurgencia observados en pandemias históricas” [10]. Está ampliamente aceptado que la variabilidad temporal en la tasa de contagio, impulsada por cambios conductuales, intervenciones sanitarias y la adherencia poblacional a estas, es fundamental para explicar tales dinámicas [11]. A su vez, Flaxman et al [12] demostraron que las intervenciones no farmacéuticas, particularmente los confinamientos, tuvieron un efecto significativo en reducir la transmisión al modificar sustancialmente el número reproductivo efectivo.
A grandes rasgos, existen dos enfoques estratégicos de modelación para incorporar esta variabilidad:
-
Imponer una forma funcional explícita y a priori para la tasa de transmisión (por ejemplo, una función decreciente en el tiempo) [13,14,15,16].
-
Incorporar una ley dinámica que gobierne su evolución en función de las variables de estado del sistema [11,17].
Recientemente, el segundo enfoque ha experimentado avances significativos con la formulación de la teoría mecánica del contagio [18,19,20]. Un objetivo subyacente en el presente artículo es la difusión del lenguaje de la teoría mecánica del contagio con un ejemplo simple representable a través de un modelo basal. Notemos que esta teoría provee un marco formal que permite derivar la dinámica de la tasa de transmisión a partir de principios primeros, evitando así suposiciones ad hoc. Dichos principios se articulan en torno a mecanismos de acción y reacción asociados a la pérdida y adquisición de conductas protectoras intrínsecas, vinculadas a la implementación de intervenciones farmacéuticas y no farmacéuticas [11,21,22]. En consecuencia, la adherencia y el cumplimiento de estas medidas por parte de la mayoría de la población, repercuten en el incremento o disminución de la propagación del agente patógeno, a través del comportamiento social [23,24,25,26].
Está ampliamente documentado que la conducta humana constituye un factor clave en la variación de la tasa de transmisión [27,28,29]. La hipótesis planteada es que mantener una tasa por debajo de su valor natural o intrínseco, requiere un esfuerzo conductual sostenido por parte de la ciudadanía. Ello derivó en una estabilización que, en particular, permitió mantener la demanda hospitalaria generalmente por debajo de su capacidad, aun considerando los refuerzos de esta última [30,31,32,33]. Cabe destacar que durante dicho periodo, aún no se disponía de vacunas [34].
En este contexto, nuestro objetivo es comprender desde una perspectiva general, el comportamiento de la tasa de infección en Chile durante el periodo de julio a diciembre de 2020, empleando el marco conceptual reciente de la teoría mecánica del contagio. Buscamos cuantificar el esfuerzo colectivo necesario, en términos de la reducción y estabilización de la tasa de contagio, para mantener la demanda hospitalaria en niveles manejables. Los resultados del análisis no solo validan la capacidad explicativa del modelo, sino que también ofrecen una perspectiva mecanicista de la respuesta poblacional frente a medidas de control prolongadas en un escenario crítico.
El artículo se estructura a través de las siguientes secciones:
-
Métodos, donde se desarrolla el marco teórico del modelo β-SIR, formalizando la incorporación de una tasa de transmisión variable gobernada por principios mecánico-conductuales.
-
Resultados en que se realiza una exploración numérica sistemática que valida el modelo frente a los datos observados en Chile.
-
Discusiones y conclusiones espacio en el que se sintetizan los hallazgos y se proyectan direcciones futuras de investigación .
Asumiremos una población bajo la propagación de un contagio que sigue el modelo epidemiológico compartimental basal SIR. Esto es, cada individuo es clasificable en tipos susceptible (S), infeccioso o removido (R) y un flujo unidireccional S → I → R descrito por el sistema
Donde
Bajo el supuesto de que en las poblaciones humanas, ante una amenaza a la vida emerge una actitud de refugio por parte de los individuos (de modo análogo a lo que ocurre en comunidades ecológicas, donde las presas se resguardan ante la presencia o amenaza directa de un depredador [35]), es posible considerar la existencia de una fracción poblacional
En cuanto a
Observemos que en (2),
Así, la variación del grupo refugiado, estimada a partir del balance entre la entrada y la salida diaria, viene dada por
Un aspecto clave es comprender cómo este grupo de refugiados logra impactar la tasa de transmisión
Si se considera que la fracción
Entonces, derivando la identidad en (4), se obtiene
Esta ecuación corresponde a lo que en Córdova-Lepe y Vogt-Geisse [20] se denomina una ley dinámica de la tasa de transmisión de tipo reacción–restauración. En ella
Por lo tanto, destacando el carácter dinámico de
con estados iniciales
Introduciendo la idea del ”número reproductivo intrínseco”, denotado por
En el marco de la mecánica del contagio, introducida por Córdova-Lepe [18], la Segunda Ley del Contagio involucra el balance entre la fuerza de contagio
donde, denotando por
Adviértase que hemos destacado las unidades
Dado que nuestro interés se centra en el comportamiento transitorio del modelo (6) (un periodo inicial muy específico asociado a 2020), el análisis del comportamiento a largo plazo no es de nuestro interés. Sin embargo, hemos de observar que si
Así, observando que
Este resultado tiene importantes implicaciones epidemiológicas. La tasa de transmisión efectiva nunca excede la tasa intrínseca
Resultados
En función de distintos valores estimados del número reproductivo intrínseco
Las condiciones iniciales utilizadas se obtuvieron a partir de los datos reportados por el Ministerio de Salud de Chile en el informe del día 10 de julio de 2020 [3]. En particular, se consideraron
Escenario 1
Considerando un período de infección promedio de
Evolución de casos nuevos y casos estimados por COVID-19, escenario 1.

Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
El ajuste a partir del método de mínimos cuadrados no lineales entregó los valores
Ajuste de parámetros, escenario 1.

En (b), respectivo comportamiento de la asa de transmisión dinámica t β(t).
Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
En la Figura 3 se observa que
No obstante, estos valores ajustados de protección y desprotección presentan una identificabilidad práctica débil. Tal como se observa en las curvas de la raíz del error cuadrático medio (RMSE) de la Figura 4, si bien ambos parámetros pueden estimarse dentro del rango explorado, ninguno exhibe un mínimo claramente definido. En lugar de converger hacia un valor óptimo bien marcado, las curvas se aplanan progresivamente y parecen detenerse en un mínimo local.
Ajuste de parámetros de protección y desprotección, escenario 1.

A la derecha se presentan los perfiles de verosimilitud basados en la RMSE para µ
RMSE: raíz del error cuadrático medio
Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
Este comportamiento es coherente con lo que ocurre durante el ajuste del modelo en este escenario: los parámetros no actúan de manera independiente. La dinámica epidemiológica es no lineal y acoplada, de modo que una modificación en cualquiera de los parámetros altera la evolución de
Como resultado de esta compensación interna, el modelo es capaz de reproducir adecuadamente los datos con múltiples configuraciones paramétricas. Esto dificulta la identificación precisa de un único conjunto de valores óptimos.
Las configuraciones múltiples utilizadas para las simulaciones de la Figura 4 se exploraron de forma controlada, aplicando variaciones de ±50% en los parámetros
Escenario 2
Para la simulación del escenario dos, representado en la Figura 5, se implementó una tasa de transmisión inicial
Evolución de casos nuevos y casos estimados por COVID-19, escenario 2.

Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
La curva de casos nuevos observados en la Figura 5 presenta una tendencia muy similar a la simulada bajo los parámetros del escenario 1. Sin embargo, el modelo sobreestima ligeramente los casos al final del periodo, ajustándose con buena precisión a partir de las primeras semanas.
El ajuste mediante mínimos cuadrados no lineales en la Figura 6 entregó los valores de los parámetros de protección y desprotección
Ajuste de parámetros de protección y desprotección, escenario 2.

A la derecha se presentan los perfiles de verosimilitud basados en la RMSE para µ
RMSE: raíz del error cuadrático medio.
Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
Escenario 3
En este escenario presentamos las simulaciones bajo los valores de tasas utilizadas y estimadas por Canals et al [20]. En este estudio se consideró
La curva de casos nuevos observados en la Figura 7 presenta una tendencia lineal muy diferente a las curvas de casos nuevos simuladas en los escenarios anteriores. Se observa que el modelo
Evolución de casos nuevos y casos estimados por COVID-19, escenario 3.

Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
Los parámetros de protección ajustados bajo este escenario fueron
En cuanto a los parámetros de desprotección ajustados, fueron
En consecuencia, el efecto protector representado por
Las configuraciones múltiples utilizadas para las simulaciones de la Figura 8 se exploraron aplicando variaciones de ±50% en los parámetros
Ajuste de parámetros de protección y desprotección, escenario 3.

A la derecha se presentan los perfiles de verosimilitud basados en la RMSE para µ
RMSE: raíz del error cuadrático medio.
Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
Escenario 4
En este último escenario ampliamos el análisis incorporando explícitamente el efecto de las medidas no farmacéuticas implementadas en Chile sobre la dinámica del modelo. Para ello utilizamos el índice de rigurosidad compuesta. Este es un indicador que integra nueve tipos de intervenciones gubernamentales, entre ellas el cierre de escuelas y lugares de trabajo, las restricciones a la movilidad y las prohibiciones de viaje. Este índice varía entre 0 y 100, donde los valores más altos representan políticas más estrictas, según lo reportado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) [4].
La idea central fue permitir que el parámetro de máxima protección,
donde el índice de rigurosidad promedio se calculó utilizando el período comprendido entre el 26 de junio de 2020 y el 30 de enero de 2021, que corresponde al intervalo ampliado considerado para la simulación. Bajo esta formulación, cuando el país adopta medidas más estrictas, el efecto protector incorporado en el modelo aumenta. A la inversa, cuando las medidas se relajan, este efecto disminuye. Con esta formulación se seleccionaron las condiciones iniciales y parámetros
Índice de rigurosidad.

Fuente: preparado por los autores a partir de los resultados del estudio.
A partir de la incorporación del índice de rigurosidad compuesta en la Figura 9, observamos que los parámetros asociados al mecanismo de protección, en particular
En conjunto, estos resultados muestran que el modelo es capaz de capturar adecuadamente la influencia de las políticas públicas sobre el comportamiento protector de la población, manteniendo estabilidad estructural en sus parámetros a lo largo del ajuste.
Finalmente, podemos observar en la Tabla 1, que el modelo
Asimismo, los parámetros de protección implementados en la tasa de transmisión β, que se estimaron a partir del método de mínimos cuadrados no lineales bajo este modelo, nos permiten caracterizar desde el umbral de casos activos (I/2), las políticas de intervenciones no farmacológicas y las limitaciones de movilidad impuestas por el gobierno, ejercen efecto sobre la población chilena. Del mismo modo, el estimado caracteriza la rapidez con que se adoptan estas medidas de mitigación.
Los datos sugieren que estas medidas no tuvieron un impacto significativo en la erradicación de la enfermedad. Chambon et al [37]. Argumentan que la trayectoria esperada del brote se ve afectada por la población “no comprometida” o “desobediente” frente a medidas no farmacéuticas. Además, señala que la adhesión a las medidas de mitigación disminuye con el tiempo; y que factores como la fatiga pandémica, la percepción de riesgo decreciente y la normalización del contacto social, limitan la eficacia de las intervenciones.
El valor del umbral
Observemos que un aspecto común a todos los escenarios es la estabilización de los casos diarios, situación que se mantiene en cuanto la fuerza externa de protección
Discusión y conclusiones
Ante una curva epidémica, determinar qué entender por una ola no es un asunto zanjado, pues no existe una definición objetiva universal. Esta falta de consenso tiene consecuencias directas sobre los análisis detallados de los datos [38]. En el presente trabajo, para los datos de COVID-19 en Chile durante el año 2020, hemos seleccionado un periodo comprendido entre las dos primeras denominadas olas. En una población cercana a veinte millones de habitantes, la curva de casos diarios muestra una estabilidad relativa que, a simple vista (véase Figura 1), conforma una zona plana o de depresión. Nos referimos a lo que comúnmente se denomina valle, delimitado aproximadamente entre inicios de julio (tras un máximo de 6938 casos el 14 de junio [39]) y fines de diciembre (previo a un nuevo máximo el 9 de enero de 2021, con 4956 casos). Este periodo, asociado a la variante dominante “Delta” [40], presenta una depresión bien definida con un mínimo de 1352 casos el 22 de noviembre. Esto resulta de alto interés para comprender las causas de dicha regularidad dinámica de transmisión controlada o reducida.
La literatura indica que estos valles pueden deberse a una combinación de factores, entre los cuales destacan el agotamiento de susceptibles, los cambios estacionales, la efectividad de las medidas de control y el comportamiento poblacional. Descartando las dos primeras causas, entendemos que, en el caso chileno, la estabilidad observada se asocia principalmente a la implementación de restricciones sanitarias y a una población suficientemente alertada, dispuesta a mantener, aunque de forma decreciente, conductas preventivas. En este sentido, el modelo con
Es posible especular que este valle comenzó a desaparecer hacia enero de 2021, cuando las cifras volvieron a aumentar, probablemente debido a factores conductuales asociados a las festividades de fin de año, el inicio del periodo estival y el anuncio (el 16 de diciembre), de la llegada de 20 mil dosis de vacunas. Este anuncio se materializó el 24 del mismo mes, con la primera persona vacunada en el territorio nacional [42].
El conocimiento generado para los tomadores de decisiones, en su mayoría pertenecientes a la comunidad médica y a la esfera política, resulta indispensable en el manejo de una pandemia infectocontagiosa de alto riesgo. Por su parte, los modelos matemáticos, frente a la complejidad del fenómeno, se constituyen en herramientas esenciales. De allí la necesidad de fortalecer los esfuerzos didácticos en esta dirección, a fin de comprender mejor el curso de los procesos de contagio [43].
El objetivo de este artículo ha sido presentar un modelo matemático estructuralmente simple, por ejemplo, con un bajo número de compartimentos, pero capaz de ofrecer una descripción razonablemente ajustada a los datos. Sin duda, incluso los modelos simples desempeñan un papel relevante en el seguimiento de las epidemias, al contribuir a racionalizar la toma de decisiones mediante el monitoreo de la dinámica sin perder capacidad explicativa [44]. En particular, este enfoque permite una lectura interpretativa sustentada en el lenguaje de la mecánica del contagio, que introduce una analogía newtoniana basada en conceptos de fuerza. Bajo esta perspectiva, las medidas mitigatorias no farmacéuticas pueden entenderse como una fuerza de reacción ejercida por la población, cuya contraparte está dada por la presión cultural y ambiental intrínseca que impulsa el retorno a un estado natural. Sin embargo, el modelo no resulta viable para una proyección más allá del intervalo temporal considerado. En efecto, después del mes de diciembre de 2020, no es posible considerar que el sistema que gobierna la dinámica siga siendo un SIR basal, pues no resulta sostenible. Esto, debido a que se tiene que considerar la aparición de variantes (virulencias y latencias no homogéneas) y nuevas estructuraciones por multiplicación de compartimentos poblacionales (por ejemplo, nuevos tipos infectivos), o la disminución del grupo susceptible por vacunación.
Advirtamos que la utilidad o las limitaciones de la mecánica del contagio, teoría que en esta comunicación ha sido presentada principalmente como una herramienta descriptiva e interpretativa en un contexto empírico y teórico simplificado, se relacionan con las competencias del modelador, para trasponer por analogía la física de la mecánica clásica de sistemas multicomponentes hacia el lenguaje de la fuerzas de contagio que ofrece la teoría. Un ejemplo de esta aplicación es en escenarios epidemiológicos más complejos, como puede ser el de las fuerzas que actúan sobre tasas de transmisión diferenciadas según algún criterio de compartimentación (como los tipos infectivos). No obstante, para un conocimiento más directo y amplio de los alcances y bordes de la mecánica del contagio, la invitación al lector es ahondar en las publicaciones seminales [11,19,20] y en la dinámica de la novel teoría [18].
Notas