Modelo econométrico del consumo urbano e industrial de agua subterránea en Guanajuato, México: 1980-2011
Econometric model for industrial and urban groundwater consumption in Guanajuato, Mexico: 1980-2011
Eugenio Guzmán-Soria*1, María Teresa de la Garza-Carranza1, Samuel Rebollar-Rebollar2, Juvencio Hernández-Martínez2, Aníbal Terrones-Cordero3
1 Instituto Tecnológico de Celaya, México. *Autor de correspondencia.
]]> 2 Universidad Autónoma del Estado de México.3 Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México.
Dirección institucional de los autores:
Dr. Eugenio Guzmán-Soria
Dra. María Teresa de la Garza-Carranza
Posgrado de Administración
Instituto Tecnológico de Celaya
Av. Tecnológico y A. García Cubas s/n ]]>
38010 Celaya, Guanajuato, México
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eugenio.guzman@itcelaya.edu.mx
teresa.garza@itcelaya.edu.mx.
Dr. Samuel Rebollar-Rebollar
Dr. Juvencio Hernández-Martínez
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Universidad Autónoma del Estado de México
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51300 Temascaltepec, Estado de México, México ]]>
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Dr. Aníbal Terrones-Cordero
Instituto de Ciencias Económico Administrativas
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
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42185 Pachuca, Hidalgo, México
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aterrones68@hotmail.com.
Recibido: 17/10/11
Aceptado: 03/09/12
Resumen
En este trabajo fue estimado un modelo de ecuaciones simultáneas, conformado por dos ecuaciones de demanda y dos identidades, alimentado con información estadística de 1980 a 2011, con el fin de determinar las variables que afectan el consumo de agua subterránea en los sectores industrial y urbano en el estado de Guanajuato. Los resultados muestran que la cantidad consumida de agua responde de manera inelástica a cambios en el precio, con elasticidades de -0.086 y -0.012 para el sector industrial y urbano; esto implica que el segundo sector es más insensible a cambios en el precio del agua. La primera elasticidad debe ser considerada en política económica, orientada a promover un uso eficiente del agua, así como un cambio tecnológico.
Palabras clave: ecuaciones simultáneas, agua subterránea, consumo urbano e industrial.
Abstract
]]> This work estimated a model for simultaneous equations composed of two demand equations and two identities, using statistical information from 1980 to 2011, in order to determine the factors affecting groundwater consumption in the industrial and urban sectors of the state of Guanajuato. The results show that the amount of water consumed is inelastic to price changes, with elasticities of -0.086 for industrial sector and -0.012 for the urban sector. This implies that the latter is more insensitive to changes in the price of water. The first elasticity should be considered in economic policies designed to promote the efficient use of water as well as technological change.Keywords: simultaneous equations, groundwater, consumption, industrial and urban consumption.
Introducción
La actual situación de los recursos hídricos en el ámbito internacional pone de manifiesto la arraigada percepción que tenemos como sociedad de considerar al agua como un recurso renovable; tan preocupante es la situación de este líquido vital en varios países alrededor del mundo, que es considerado ya como un recurso estratégico y tema de seguridad nacional. En México, la sobreexplotación de los mantos acuíferos y la contaminación de aguas superficiales han deteriorado las fuentes de abastecimiento a tal grado, que el desarrollo en varias partes del país se vislumbra limitado. El manejo irracional de los recursos hídricos de la nación, la falta de conciencia para procurar mantener las necesidades mínimas en los acuíferos y aguas superficiales que permiten la natural autorregulación de los ecosistemas comienza a cobrar la factura.
El agua se distribuye entre sus diferentes usos para satisfacer las necesidades de la sociedad y es frecuente diferenciar entre sus usos consuntivos (abastecimiento urbano, agricultura, ganadería e industria) y no consuntivos (producción de energía eléctrica, refrigeración de plantas industriales y centrales energéticas, acuicultura, y los caudales con fines ambientales y paisajísticos) (IMTA, 2003).
El factor más importante que ha incrementado la demanda de agua dulce en el planeta es el rápido crecimiento que la población humana ha registrado en los últimos años. El uso de agua en la agricultura se ha incrementado de manera progresiva para satisfacer la demanda creciente de alimentos por la población humana, la cual ha sobrepasado los siete mil millones de personas. El consumo de agua en la agricultura ha aumentado en casi un 60% desde los años cincuenta, la agricultura de riego produce aproximadamente un 40% de los alimentos en el orbe e inutiliza 17% de la superficie mundial cultivada; además, representa un 70% del consumo de agua a escala mundial y 87% de éste se refiere a usos consuntivos (United Nations, 1997).
Actualmente, a los problemas de rendimiento de los cultivos hay que agregar el efecto que el cambio climático está teniendo sobre el índice integral de fertilidad de los suelos en el mundo, por lo que la capacidad en la producción de alimentos se está modificando. En México, la principal afectación por la alteración de la fertilidad del suelo en estimaciones de vulnerabilidad de los cultivos bajo riego se espera en las zonas climáticas semiárida, semihúmeda y húmeda tropical (Terrazas et al., 2010).
Debido a los grandes volúmenes demandados y lo limitado de los recursos hídricos, la falta de agua afecta hoy día a determinadas cuencas hidrográficas en el mundo, lo cual se traduce en una mayor competencia entre la agricultura, la industria y las ciudades. Tal situación ya está restringiendo las actividades de desarrollo en muchos países, y a medida que las poblaciones y las economías crezcan, la competencia por el vital líquido se intensificará (FAO, 1993). Por lo anterior, alrededor del mundo son cada vez más frecuentes los estudios enfocados a determinar la evolución de las necesidades hídricas y las reservas en las cuencas hidrográficas, así como a establecer el uso óptimo del recurso hídrico por los sectores consumidores (Terceño et al., 2009; Waller et al., 2009).
En México, ochenta de los 188 acuíferos más importantes se encuentran sobreexplotados, lo que implica que las condiciones hidrogeológicas han cambiado (Ávila et al., 2005; Fornés et al., 2005). Los problemas más graves los enfrentan los estados del norte del país, resaltando de manera específica la fuerte competencia entre los diferentes sectores consumidores de la Comarca Lagunera (región integrada por cinco municipios de Coahuila y diez de Durango) (García y Guzmán, 2007).
]]> La demanda de agua para uso urbano en Guanajuato proviene de manera fundamental del crecimiento de la población en las ciudades grandes (más de cien mil habitantes) y medias (de veinte mil a menos de cien mil habitantes) del estado; la tasa de crecimiento media anual (TCMA) de la población urbana fue de 1.67% durante el periodo de 2000-2005. El Consejo Nacional de Población (Conapo) estima que para el año 2015, un 76% de la población del estado será urbana (Conapo, 2011).El consumo de agua por el sector urbano en el estado de Guanajuato ha mantenido TCMA positivas durante el periodo 2000-2011 en las grandes ciudades (1.64%) y medias urbanas (2.83%), a excepción de la zona rural, que registró un comportamiento negativo (-1.10%), debido en parte a la migración de ésta a urbes más grandes, en busca de mejores oportunidades dentro o fuera del país. El consumo de agua por este sector en el estado se incrementó en 17.2 millones de m3 durante 2011 con respecto al consumo registrado en el año 2000 (243 millones m3), lo que equivale a una TCMA de 0.62%.
El crecimiento de la producción industrial, debido al dinamismo de los parques industriales de las principales ciudades en el estado, ha derivado en un aumento en la cantidad consumida de agua por diversos procesos industriales. La TCMA registrada por el Producto Interno Bruto (PIB) generado por el sector industrial del estado durante el periodo 2003-2010 fue de 8.87% (INEGI-BIE, 2012a). Durante el periodo 2000-2011, el consumo de agua por la industria en el estado se incrementó en 9.4 millones de m3, lo que equivale a una TCMA de 2.81%.
En función de la importancia del agua en los ámbitos nacional e internacional, el objetivo de este trabajo fue determinar de manera econométrica los factores que afectan el consumo de agua en los sectores urbano e industrial del estado de Guanajuato, con el propósito de analizar escenarios de disminución del consumo a través de la modificación de dichos factores. La hipótesis a demostrar fue que el consumo de agua del sector industrial y urbano en el estado está determinado en forma inversa por las tarifas cobradas, el precio de la energía eléctrica y, en forma directa, por el PIB per cápita y la temperatura; además de que responde de manera inelástica a las primeras.
Metodología
Para alcanzar el objetivo planteado y poner a prueba la hipótesis citada, se utilizaron los resultados derivados de un modelo probabilístico de ecuaciones simultáneas sobre el consumo de agua, compuesto de dos ecuaciones de demanda y dos identidades:
donde CPUt = consumo per cápita de agua por el sector urbano (m3/habitante); QCUt = cantidad consumida de agua para uso urbano (m3); QCIt = cantidad consumida de agua por el sector industrial (m3); QCSUIt = cantidad consumida total de agua por los sectores urbano e industrial en el estado (m3); PAPRt = precio real del agua potable para uso doméstico en el estado ($/m3); PEUDRt = precio real de la electricidad para uso doméstico ($/kilowatt-hora); PIBPRLt-1 = Producto Interno Bruto per cápita real del estado con un año de rezago ($/habitante); TEMPt = temperatura media anual en el estado (°C); PAPIRLt-1 = precio real del agua potable para uso industrial con un año de rezago ($/m3), y PEUIRLt-1 = precio real de la electricidad para uso industrial con un año de rezago ($/kilowatt-hora).
El modelo propuesto está basado en evidencia empírica: para el sector residencial (Jones y Morris, 1984; Gårn, 1996; Jaramillo, 2003), y para el sector industrial (Williams y Suh, 1986; Renzetti, 1988; Reynaud, 2003; Surender, 2006). Cabe resaltar que la ecuación (4) establece la cantidad consumida total de agua en el estado por los dos sectores analizados.
]]> Las variables que midieron el precio del agua de cada tipo de consumidor fueron las siguiente: para el sector urbano fue usada la tarifa de agua potable del sector doméstico para un consumo mensual de 11 a 20 m3 (en este rango se encuentra aproximadamente un 70% de la población estatal) y para el sector industrial se consideró la tarifa en rango de consumo mensual superior a 100 m3.La información del consumo del sector urbano se obtuvo de Conagua, 2001; INEGI, 2012; INEGI-BIE, 2012b; Jumapa, 2012; SAPAL, 2012; Cotas, 2012; CVIA, 2012; INEGI (varios años), y Conagua-SMN, 2012, y la del sector industrial de INEGI-BIE, 2012a; INEGI-BIE, 2012b; Jumapa, 2012; Cotas, 2012; SAPAL, 2012; CVIA, 2012; CEAG, 2012, y Concamin, 2012. Las series nominales pertinentes fueron deflactadas con los índices de precios apropiados, obtenidos de INEGI-BIE, 2012b; INEGI-BIE, 2012c; BM, 2012.
Los parámetros del modelo se estimaron vía el método de mínimos cuadrados en dos etapas (MC2E) (Gujarati, 2004; Wooldridge, 2009), usando el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis System) versión 9. Su congruencia estadística se determinó por medio de la t de Student para la significancia por variable, la prueba F para la significancia global de cada ecuación, el estadístico Durbin Watson (h) para el nivel de auto correlación y la prueba Shapiro-Wilk (S-W) para determinar la normalidad de las variables. Los coeficientes resultantes del modelo se validaron de acuerdo con la teoría económica de la demanda (Samuelson y Nordhaus, 2010).
Resultados y discusión
Las R2 de las dos ecuaciones de regresión (0.80 y 0.49) concuerdan con la evidencia empírica, y los valores del estadístico h (1.77 y 1.84) indican un bajo nivel de auto correlación entre las variables de las ecuaciones. Por variable, el rango de valores de la prueba S-W fue de 0.86 a 0.97, lo que implica que su distribución se acerca a la normal. De acuerdo con la t de Student, todos los coeficientes son estadísticamente significativos y sus signos muestran congruencia con la teoría económica de la demanda (cuadros 1 y 2).
Los resultados de las elasticidades económicas calculadas indican que el consumo de agua subterránea en el estado de Guanajuato por los dos sectores estudiados responde de manera inelástica a cambios en el precio, con valores de -0.012 para el sector urbano y de -0.086 para la industria (cuadro 3). La respuesta inelástica del consumo de agua por estos sectores ante cambios en sus precios o tarifas, sugiere que es necesario un incremento considerable en este factor para lograr reducir el consumo; el precio del agua tendría que aumentar en 83.3 y 11.63%, para disminuir la demanda en 1% en el sector urbano o industrial.
Otro factor que podría ser usado para incidir sobre el consumo de agua subterránea en los sectores analizados es el precio de la energía eléctrica (diferenciado por tipo de uso); la elasticidad que relaciona ambas variables fue de -0.046 y -0.795, para el sector urbano e industrial. Esto implica que el consumo de agua en estos sectores responde de forma menos que proporcional a cambios en la tarifa de energía eléctrica, además su signo indica que el agua y la electricidad se complementan en los procesos domésticos y de producción. Una reducción de 1% en el consumo de agua en los sectores urbano e industrial se lograría aumentando la tarifa de energía eléctrica en 21.7 y 1.26%.
La identidad más general del modelo es la cantidad consumida total de agua subterránea por los sectores urbano e industrial (QCSUI); los resultados de la forma reducida del modelo permiten determinar cómo los precios afectan a ésta (cuadro 2). La QCSUI responde de manera inelástica a cambios en los precios de los dos sectores consumidores, con elasticidades de -0.011 y -0.008 para los sectores urbano e industrial (cuadro 3).
Otras variables que afectan el consumo de agua subterránea en los sectores citados son el ingreso y la temperatura, variables sobre las cuales poco o nada se puede influir, ya que dependen de la distribución del ingreso y de las condiciones ambientales en el estado.
]]>Conclusiones
Un aumento en el precio del agua para uso industrial no deriva en una reducción significativa de la cantidad consumida; pero probablemente sí incentivaría un cambio tecnológico que permita un uso más eficiente del vital líquido durante los diversos procesos industriales.
Antes de usar la tarifa del agua en el sector urbano como factor de cambio, es recomendable analizar el consumo de agua por niveles de ingreso o tipos de residencia en la población estatal.
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