30 de septiembre de 2026
Modelado Predictivo de Propensión a la Contratación de Préstamos
Modelado Predictivo de Propensión a la Contratación de Préstamos
Andressa de Souza; Ana Julia Righetto
DOI: 10.22167/2675-6528-202602667
Artículo derivado del Trabajo de Conclusión de Curso (TCC), con contenido basado en el trabajo original del alumno y adaptado al formato editorial de la Revista E&S con el apoyo de la herramienta ResumeAI, solución de inteligencia artificial desarrollada por el Instituto Pecege para síntesis y organización textual.
Resumen
Ante el desafío del sector financiero de mejorar la eficiencia en la oferta de crédito, se desarrollaron y compararon modelos predictivos de machine learning para estimar la propensión de los clientes a contratar préstamos personales. La metodología adoptada fue cuantitativa y aplicada, basada en un conjunto de datos público con 5.000 registros, obtenido en la plataforma Kaggle. Se entrenaron y evaluaron cuatro algoritmos de clasificación: Regresión Logística, Random Forest, XGBoost y LightGBM, con división en conjuntos de entrenamiento y prueba. La evaluación de desempeño se fundamentó en las métricas de AUC, Precisión, Sensibilidad (Recall) y F1-Score, lo que permitió un análisis técnico robusto. Los resultados indicaron que los modelos de ensemble presentaron un desempeño superior al modelo de referencia, con mayor capacidad discriminatoria en la identificación de clientes con mayor propensión a la contratación de préstamos personales. El análisis de importancia de las variables evidenció que factores como la renta del cliente, el gasto medio con tarjeta de crédito y el nivel de escolaridad estuvieron entre los principales asociados a la decisión de contratación de préstamos. La aplicación de modelos de machine learning demostró potencial para mejorar estrategias en instituciones financieras, promoviendo mayor eficiencia en la asignación de recursos y competitividad en el mercado.
Palabras clave: instituciones financieras; machine learning; modelos de clasificación.
1. Introducción
El sector financiero se enfrenta al desafío constante de mejorar la eficiencia en la oferta de crédito y en la adquisición de clientes. A pesar de los avances tecnológicos, las instituciones financieras todavía encuentran limitaciones prácticas en la conducción de estrategias eficaces, especialmente en lo que respecta a la predicción de la probabilidad de contratación de productos, como préstamos personales (Špicas et al., 2023).
La ausencia de mecanismos de predicción robustos y una segmentación de clientes poco refinada resultan en estrategias de fijación de precios menos diferenciadas y en la dificultad para identificar clientes con mayor propensión a la contratación de productos financieros. Esto limita el direccionamiento de ofertas personalizadas e impacta directamente en la rentabilidad, ya que la identificación previa de la propensión a la contratación es crucial para una conversión eficiente.
En este escenario, la adopción de modelos de machine learning emerge como una solución prometedora para mitigar tales problemas. Estos modelos permiten un análisis predictivo del comportamiento del cliente, subsidiando decisiones estratégicas más eficaces (Khodabandehlou y Rahman, 2017). La aplicación de técnicas de Data Science en el entorno corporativo es fundamental para mitigar riesgos y extraer información relevante de grandes bases de datos, proporcionando análisis robustos para decisiones estratégicas (Fávero y Belfiore, 2019).
La evolución del uso de modelos de machine learning en el sector financiero ha sido notable. Inicialmente, modelos más simples como Regresión Logística y Árbol de Decisión eran predominantes. Con la madurez del área, se incorporaron métodos más sofisticados, como Random Forest y Support Vector Machines, ofreciendo ganancias en precisión y eficiencia. Más recientemente, técnicas de ensemble, como XGBoost y LightGBM, se destacan por su capacidad para manejar bases de datos complejas y con gran volumen de registros (Khodabandehlou y Rahman, 2017).
La literatura también resalta la influencia de factores personales, socioeconómicos y conductuales en la decisión de contratación de productos de crédito (Contreras Pinochet et al., 2019). Factores como edad, ingresos, nivel educativo y tiempo de relación con la institución financiera se asocian frecuentemente con esta decisión. Adicionalmente, aspectos de marketing, incluyendo características del producto, políticas de precios y estrategias promocionales, son relevantes en la percepción de valor y en la diferenciación entre instituciones financieras en mercados competitivos (Baumann et al., 2007).
La capacidad de predecir la propensión a la contratación de productos de crédito contribuye significativamente a la eficiencia en la adquisición de clientes. Esto permite la priorización de leads con mayor probabilidad de conversión, la reducción de gastos en campañas de marketing ineficaces y la optimización de las estrategias de fijación de precios. De esta manera, la predicción precisa del comportamiento del cliente favorece una asignación más eficiente de recursos y fortalece la competitividad de las instituciones financieras (Romanenko et al., 2024). Ante este contexto, el presente trabajo tuvo como objetivo implementar y comparar el rendimiento de diferentes algoritmos de clasificación supervisada aplicados a la predicción de la propensión de clientes a la contratación de préstamos, utilizando una base de datos pública que simula características observadas en datos reales del sector financiero, e identificar las variables que poseen mayor influencia en la decisión de la contratación de préstamos con el análisis de importancia de variables, proporcionando insights relevantes para la optimización de estrategias de fijación de precios y segmentación de clientes en instituciones financieras.
2. Material y Métodos
El presente estudio se caracterizó por un enfoque cuantitativo y de naturaleza aplicada, con el objetivo de implementar y comparar el rendimiento de algoritmos de clasificación supervisada. El objetivo fue predecir la propensión de los clientes a contratar préstamos e identificar las variables de mayor influencia en esta decisión, proporcionando subsidios para la optimización de estrategias en instituciones financieras.
La base de datos utilizada, titulada “Bank Personal Loan Modelling”, se obtuvo públicamente en la plataforma Kaggle (Kaggle, 2017). El conjunto de datos, disponible en 2017, contenía 5.000 registros. Estos registros incluían información demográfica, financiera y conductual de clientes de una institución financiera, siendo la variable objetivo, “Personal Loan”, un indicador binario de la contratación (1) o no contratación (0) de un préstamo personal.
Inicialmente, se realizó un análisis exploratorio de los datos para comprender la estructura de la base, identificar patrones de comportamiento y la distribución de las variables. Esta etapa también permitió evaluar posibles inconsistencias antes de la fase de modelado predictivo, garantizando la calidad y la adecuación de los datos para los análisis subsecuentes.
Las variables consideradas en el estudio abarcaban datos demográficos como edad, experiencia profesional, número de personas en la familia y nivel de escolaridad. La información financiera incluía ingresos, gasto promedio con tarjeta de crédito, monto del financiamiento inmobiliario y la posesión de cuenta de inversiones, certificado de depósito o tarjeta de crédito. La variable objetivo, “Personal Loan”, indicaba la contratación o no de préstamo personal.
En la etapa de preprocesamiento, se estandarizaron los nombres de las variables, eliminando espacios y convirtiendo a minúsculas, a fin de evitar inconsistencias. Se verificó la existencia de valores ausentes y la necesidad de exclusión de variables sin valor predictivo. Las variables se clasificaron en numéricas y categóricas, incluso si ya estaban codificadas numéricamente en la base de origen.
A continuación, los datos se separaron en conjuntos de entrenamiento (70%) y de prueba (30%), utilizando el enfoque de validación por conjunto de prueba (James et al., 2023). Esta proporción se adoptó para equilibrar el número de observaciones para el entrenamiento de los modelos y el mantenimiento de datos suficientes para la evaluación. La distribución original y desequilibrada de los datos se mantuvo durante el entrenamiento.
Para la modelización predictiva, se implementaron cuatro algoritmos de clasificación supervisada. Se utilizaron la Regresión Logística, como modelo de referencia (Hosmer et al., 2013), y técnicas de ensemble más avanzadas, como Random Forest (Breiman, 2001), XGBoost (Chen y Guestrin, 2016) y LightGBM (Ke et al., 2017). Para la definición de los hiperparámetros, se optó por los parámetros por defecto de las bibliotecas, con el objetivo de garantizar la comparabilidad y evitar el sobreajuste a los datos (Fávero y Belfiore, 2019).
La estabilidad de los resultados se evaluó utilizando diferentes semillas aleatorias, probando dos semillas distintas para verificar la consistencia de los algoritmos. El procesamiento de los datos y la implementación de los algoritmos se realizaron en el lenguaje de programación Python, en el entorno Visual Studio Code (VS Code). Las bibliotecas Pandas, NumPy, Matplotlib, Seaborn, Scikit-learn, XGBoost y LightGBM se emplearon para la manipulación de datos, la visualización y la modelización predictiva.
Tras la implementación de los modelos, se realizó un análisis comparativo de rendimiento basado en las métricas de Precisión (Accuracy), Precisión (Precision), Sensibilidad (Recall) y F1-Score. Adicionalmente, se utilizaron la Curva ROC y el Área bajo la Curva (AUC), consideradas adecuadas para problemas de clasificación binaria con clases desbalanceadas (Fawcett, 2006). Estas métricas se derivaron de la Matriz de Confusión, según lo descrito por Fávero y Belfiore (2019).
La Precisión midió la proporción de predicciones correctas en relación con el total de observaciones. La Exactitud cuantificó la proporción de predicciones positivas que se hicieron correctamente, indicando la probabilidad de que un cliente clasificado como propenso realmente contrate el préstamo. La Sensibilidad, o Recall, midió la proporción de casos positivos reales identificados correctamente, reflejando la capacidad del algoritmo para encontrar clientes que de hecho contratarían el préstamo. El F1-Score, a su vez, representó la media armónica entre Exactitud y Sensibilidad, siendo una métrica fundamental para evaluar el modelo en bases de datos desbalanceadas (Fávero y Belfiore, 2019).
Adicionalmente, se analizó la importancia de las variables (“feature importance”) estimada a partir de los modelos basados en árbol. El objetivo fue identificar los atributos que ejercieron mayor influencia en la estimación de la propensión a la contratación de préstamos, proporcionando subsidios para la toma de decisiones en instituciones financieras.
3. Resultados y Discusión
El análisis exploratorio de los datos reveló características importantes del conjunto utilizado para la modelización predictiva. Inicialmente, se identificó una inconsistencia en la variable “experience”, que presentaba valores negativos en aproximadamente el 1% de los registros. Este hallazgo se interpretó como un error de registro y los valores se ajustaron a cero, representando a clientes sin experiencia profesional. Adicionalmente, la variable objetivo, “personal_loan”, que indica la contratación de un préstamo personal, demostró una distribución desequilibrada, con un 90,4% de los clientes sin contratar el producto y un 9,6% realizándolo. Esta asimetría subrayó la necesidad de priorizar métricas de evaluación de rendimiento adecuadas para problemas de clasificación con clases desequilibradas, como Precisión, Sensibilidad y F1-Score, en lugar de depender exclusivamente de la Exactitud, como se discute en Fawcett (2006).
Los histogramas de las variables numéricas, como “income” (ingresos del cliente) y “ccavg” (gasto medio en tarjeta de crédito), indicaron asimetría en sus distribuciones, con concentración de observaciones en rangos específicos y la presencia de valores extremos. Este patrón es común en bases de datos del sector financiero y refuerza la importancia de modelos robustos capaces de manejar esta estructura. El análisis de las distribuciones de estas variables en relación con la contratación de préstamos personales reveló diferencias significativas entre los grupos. Los clientes que contrataron préstamos presentaron, en promedio, ingresos y gasto con tarjeta de crédito más elevados, sugiriendo que estos factores poseen un potencial discriminatorio relevante en la identificación de la propensión a la contratación del producto.
La matriz de correlación entre las variables numéricas identificó una fuerte correlación positiva entre “experience” (tiempo de experiencia profesional) y “age” (edad del cliente), un resultado esperado, ya que el tiempo de experiencia profesional tiende a aumentar con la edad. También se observó una correlación positiva moderada entre “income” y “ccavg”, lo cual es consistente con el comportamiento financiero, donde la capacidad de gasto con tarjeta de crédito generalmente acompaña a los ingresos. Aunque la presencia de multicolinealidad puede influir en la interpretabilidad de los coeficientes en modelos lineales como la Regresión Logística, los algoritmos basados en árboles de decisión, como Random Forest, XGBoost y LightGBM, demostraron robustez a esta característica, minimizando su impacto en el rendimiento predictivo.
La evaluación del rendimiento de los modelos predictivos se realizó con base en métricas como AUC, Precisión, Sensibilidad (Recall) y F1-Score, consideradas más adecuadas para escenarios con clases desbalanceadas, como el observado en este estudio. La Acurácia, aunque calculada, fue analizada con cautela, ya que puede presentar valores elevados incluso con baja capacidad de identificar la clase minoritaria, llevando a interpretaciones imprecisas. La Sensibilidad, que mide la proporción de verdaderos positivos identificados, fue crucial para evaluar la capacidad del modelo de capturar clientes con real propensión a la contratación, directamente ligada a la potencial generación de ingresos. Por otro lado, la Precisión, que indica la proporción de predicciones positivas correctas, fue fundamental para evaluar la eficiencia operativa, minimizando contactos innecesarios.
La comparación entre los algoritmos de clasificación reveló la superioridad de los modelos basados en técnicas de “ensemble” en la identificación de clientes con mayor propensión a la contratación de préstamos. La Regresión Logística, utilizada como modelo de referencia, presentó la menor Sensibilidad, alcanzando el 64,6%. Esto significa que el modelo falló en identificar el 35,4% de los clientes que realmente contratarían el préstamo, resultando en una pérdida significativa de oportunidades comerciales. En contraste, los modelos LightGBM, XGBoost y Random Forest demostraron un desempeño sustancialmente superior en todas las métricas evaluadas, confirmando la eficacia de los enfoques de ensemble para este tipo de problema de clasificación, conforme observado en la literatura por Khodabandehlou y Rahman (2017).
Entre los modelos de ensemble, LightGBM y XGBoost destacaron con los mayores valores de Precisión y F1-Score. Ambos algoritmos alcanzaron un 95,6% de Precisión y un 93,2% de F1-Score, lo que indica que sus predicciones positivas fueron altamente confiables y que presentaron un excelente equilibrio entre Precisión y Sensibilidad. El Random Forest también exhibió un rendimiento robusto, con un 97,0% de Precisión y un 93,1% de F1-Score, ligeramente por debajo de los otros dos en Sensibilidad. Estos resultados demuestran que LightGBM y XGBoost son particularmente adecuados para su uso en campañas de marketing y estrategias de fijación de precios, ya que minimizan el desperdicio de recursos operativos al mismo tiempo que maximizan la identificación de clientes potenciales.
Las curvas ROC y los valores de AUC corroboraron la superioridad de los modelos de ensemble. La Regresión Logística obtuvo un AUC del 95,1%, mientras que Random Forest y XGBoost alcanzaron el 99,7%, y LightGBM presentó el valor más elevado, con el 99,8%. Estos valores cercanos al 100% indican una alta capacidad discriminatoria de los modelos de ensemble en la distinción entre clientes que contratan y no contratan préstamos. Sin embargo, es importante considerar que este elevado rendimiento puede atribuirse parcialmente a las características de la base de datos utilizada, que posee una naturaleza simplificada y una estructura relativamente bien definida, con variables fuertemente relacionadas con la variable objetivo, lo que puede no reflejar el mismo rendimiento en entornos reales más complejos, según lo señalado por Fawcett (2006).
La superioridad de LightGBM en Sensibilidad y Precisión tiene un impacto gerencial significativo, especialmente en escenarios de oferta activa de préstamos. En un escenario hipotético de una campaña de oferta de préstamo personal para 100.000 clientes, con una tasa de conversión real del 10% (10.000 clientes con propensión a la contratación), el modelo LightGBM, con una Sensibilidad del 91,0%, identificaría aproximadamente 9.100 de estos clientes. En contraste, la Regresión Logística, con una Sensibilidad del 64,6%, identificaría solo unos 6.460 clientes. Esta diferencia representa la pérdida de aproximadamente 2.640 clientes potenciales que no serían abordados, impactando directamente la generación de ingresos. Financieramente, asumiendo un valor promedio de préstamo de R$ 4.000 por cliente, esta brecha se traduce en un potencial adicional de aproximadamente R$ 10,56 millones en volumen de crédito concedido.
En términos de eficiencia operativa, la mayor Precisión del LightGBM (95,6%) en comparación con la Regresión Logística (83,0%) garantiza una asignación más eficaz del presupuesto de la campaña. Considerando las predicciones positivas, el LightGBM generaría aproximadamente un 4,4% de falsos positivos, lo que resultaría en unos 440 contactos ineficientes por cada 10.000 clientes abordados. La Regresión Logística, por su parte, resultaría en aproximadamente un 17,0% de falsos positivos, es decir, unas 1.700 abordajes sin retorno. Esta diferencia evidencia un desperdicio significativamente mayor de recursos operativos y un potencial desgaste en la relación con los clientes al utilizar el modelo de referencia. Así, la mayor complejidad computacional de los modelos basados en árbol se traduce en una mayor eficiencia económica, un mejor aprovechamiento de las oportunidades comerciales y una ventaja competitiva para las instituciones financieras, tal como lo destacan Fávero y Belfiore (2019).
El análisis de importancia de las variables (“feature importance”), estimado por los modelos Random Forest, XGBoost y LightGBM, reveló consistencia en los principales factores explicativos de la propensión a la contratación de préstamos. Las variables “income” (renta del cliente), “ccavg” (gasto medio con tarjeta de crédito) y “education” (nivel de escolaridad) aparecieron consistentemente entre las más relevantes en todos los modelos de ensemble. Estos resultados refuerzan la coherencia de los modelos con el comportamiento esperado en el contexto de negocios, ya que características financieras y socioeconómicas son ampliamente reconocidas en la literatura como influyentes directas de la decisión de contratación de productos de crédito (Contreras Pinochet et al., 2019). La identificación de estos factores permite a las instituciones financieras refinar sus estrategias de segmentación y personalización de ofertas.
A pesar de los resultados prometedores y del alto poder predictivo de los modelos seleccionados, el estudio presentó algunas limitaciones metodológicas que merecen consideración. La principal de ellas reside en la utilización de una base de datos pública con un número relativamente bajo de registros (5.000), lo que pudo haber contribuido a los valores elevados de AUC, que podrían no ser replicables en entornos reales más complejos. Además, la base de datos era estática, no capturando la evolución del comportamiento de los clientes a lo largo del tiempo ni el impacto de variables macroeconómicas dinámicas, como fluctuaciones en la tasa de interés (Selic), inflación o niveles de desempleo, que afectan directamente la propensión a la contratación de préstamos. Esta característica limita la generalización de los resultados a escenarios de mercado más volátiles.
Otra limitación importante fue la no aplicación de técnicas de balanceo de clases, como SMOTE, lo que pudo haber restringido el rendimiento del modelo de referencia, la Regresión Logística, y representa una oportunidad de mejora para estudios futuros. Para validar la robustez y estabilidad de los algoritmos de machine learning en diferentes escenarios económicos, trabajos futuros podrían beneficiarse de la utilización de bases de datos más amplias, incluyendo una gama mayor de variables e indicadores económicos temporales. Adicionalmente, la exploración de técnicas de optimización de hiperparámetros, como GridSearchCV, podría maximizar la capacidad predictiva de los algoritmos de “ensemble” en escenarios reales, mejorando aún más la aplicabilidad práctica de los modelos en instituciones financieras.
En resumen, los resultados obtenidos demuestran que los modelos de machine learning basados en técnicas de “ensemble”, especialmente LightGBM y XGBoost, superaron significativamente al modelo de Regresión Logística en la predicción de la propensión de los clientes a contratar préstamos. Esta superioridad se evidenció por métricas de rendimiento robustas, como AUC, Precisión, Sensibilidad y F1-Score, que indicaron una mayor capacidad discriminatoria y eficiencia en la identificación de clientes potenciales. El análisis de importancia de las variables confirmó que factores como ingresos, gasto con tarjeta de crédito y escolaridad son determinantes en esta decisión, proporcionando información valiosa para la optimización de estrategias de fijación de precios y segmentación de clientes. La aplicación de estos modelos ofrece un potencial considerable para mejorar la eficiencia en la asignación de recursos y fortalecer la competitividad de las instituciones financieras, contribuyendo a una toma de decisiones más informada y estratégica.
4. Conclusión
El presente estudio buscó implementar y comparar algoritmos de clasificación supervisada para predecir la propensión de los clientes a contratar préstamos, además de identificar las variables más influyentes en esta decisión, con el objetivo de optimizar las estrategias de fijación de precios y segmentación en instituciones financieras. Se verificó que los modelos basados en técnicas de ensemble, notablemente LightGBM y XGBoost, presentaron un rendimiento predictivo superior en comparación con la Regresión Logística, el modelo de referencia. Esta superioridad se evidenció por métricas como AUC, Precisión, Sensibilidad y F1-Score, que indicaron una mayor capacidad discriminatoria en la identificación de clientes con alta propensión a la contratación. El análisis de importancia de las variables reveló que los ingresos del cliente, el gasto promedio con tarjeta de crédito y el nivel de escolaridad estuvieron consistentemente entre los factores más relevantes. La aplicación de estos modelos demuestra un potencial significativo para mejorar la eficiencia en la adquisición de clientes, optimizar la asignación de recursos y fortalecer la competitividad en el sector financiero, al permitir una toma de decisiones más informada y estratégica.
Sin embargo, los resultados deben interpretarse con cautela, dadas las limitaciones metodológicas del estudio. La principal de ellas reside en la utilización de una base de datos pública, con un número relativamente bajo de registros y de naturaleza estática, lo que puede haber contribuido a los valores elevados de AUC y no refleja la complejidad de entornos reales, que incluyen la evolución del comportamiento del cliente y variables macroeconómicas dinámicas. Además, la no aplicación de técnicas de balanceo de clases representó una restricción. Para estudios futuros, se sugiere la utilización de bases de datos más amplias, que incorporen una gama mayor de variables e indicadores económicos temporales, a fin de validar la robustez y estabilidad de los algoritmos en escenarios más realistas. La exploración de técnicas de optimización de hiperparámetros también puede maximizar la capacidad predictiva de los modelos de ensemble, mejorando su aplicabilidad práctica.
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Artículo originado del Trabajo de Conclusión de Curso de la Especialización en Data Science y Analytics del MBA USP/Esalq
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