Consumo de agua subterránea en Guanajuato, México

Groundwater consumption in Guanajuato, México

Eugenio Guzmán–Soria^1,*, Juvencio Hernández–Martínez², José A. García–Salazar³, Samuel Rebollar–Rebollar², M. Teresa de la Garza–Carranza¹, Daniel Hernández–Soto¹

¹ Posgrado de Administración. Instituto Tecnológico de Celaya. Avenida Tecnológico y A. García Cubas S/N. CP 38010. Celaya, Guanajuato. *Autor responsable: (eugenio@itc.mx).

² Centro Universitario UAEM Temascaltepec. Colonia Barrio de Santiago S/N, Temascaltepec, C.P.51300. Estado de México.

Recibido: Abril, 2008.
Aprobado: Agosto, 2009.

RESUMEN

El problema de sobreexplotación de acuíferos en México se agudiza debido a la baja eficiencia en el uso del recurso y a la contaminación de las fuentes de abastecimiento. La situación del estado de Guanajuato es grave y requiere alternativas de solución que pueden darse mediante recomendaciones de política que contribuyan a hacer más eficiente y racional el uso del vital líquido. En este trabajo se determinaron los factores que afectan el consumo de agua en los sectores urbano, pecuario, agrícola de riego e industrial del estado, para lo cual se estimó un modelo de ecuaciones simultáneas compuesto de cuatro ecuaciones de demanda y cuatro identidades para el período 1980–2004. El análisis de los resultados muestra que la cantidad consumida de agua responde de manera inelástica a cambios en el precio, con elasticidades de –0.0150 para el sector urbano, –0.0038 para el pecuario, –0.052 para la agricultura de riego (se utilizó la cuota de mantenimiento de la infraestructura del Distrito de Riego más el efecto del costo de la energía eléctrica para uso agrícola, ya que el agua es gratuita) y –0.126 para el sector industrial. Estas elasticidades indican que el consumo de agua en los sectores urbano y pecuario es más insensible a cambios en el precio, que en el industrial y agrícola de riego. Por tanto, las políticas de administración del consumo deberán considerar aumentos en estos sectores, pues se puede reducir en 1 % la cantidad consumida de la industria y la agricultura de riego aumentando el precio del agua en 7.93 y 19.2 %.

Palabras clave: Agricultura de riego, consumo de agua en los sectores urbano e industrial, elasticidad, modelo de ecuaciones simultáneas, pecuario.

ABSTRACT

Key words: Irrigation agriculture, water consumption in the urban and industrial sectors, elasticity, model of simultaneous equations, livestock.

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con la Ley de Aguas Nacionales en México, el agua puede tener usos consuntivos y no consuntivos; entre los primeros están el abastecimiento urbano, la agricultura, el pecuario y la industria, y entre los segundos la producción de energía eléctrica, la refrigeración de plantas industriales y centrales energéticas, la acuicultura y los caudales con fines ambientales y paisajísticos. Aunque estas demandas no consumen prácticamente agua, condicionan y limitan el suministro de los usos consuntivos porque tienen que estar disponibles en el momento y lugar requeridos, y con la calidad adecuada (IMTA, 2003). En México existe un grave problema de sobreexplotación de acuíferos. De los 188 acuíferos más importantes que abastecen 66 % del agua usada en el país y donde se capta 79 % de la recarga de agua subterránea, 80 están sobreexplotados, lo que implica que las condiciones hidrogeológicas quizás estén cambiando ya que el volumen de agua en los acuíferos se ha modificado (Ávila et al., 2005; Fornes et al., 2005) y la competencia entre los diferentes tipos de usuarios será mayor.

La competencia por el uso del agua entre los diferentes sectores consumidores de cualquier región está determinada por los diferentes tipos de consumidores (usuarios) y por la baja y decreciente disponibilidad del recurso. Con base en la clasificación hecha por la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), la mayor parte del territorio del estado de Guanajuato pertenece a la región hidrológico–administrativa Lerma–Santiago–Pacífico, la cual durante el 2005 fue calificada con un grado de presión⁴ media–fuerte sobre el recurso hídrico (32 %, mayor a 40 % es ya calificado como fuerte presión) y ocupó el segundo lugar como la región hidrológico–administrativa con mayor densidad de población: 106 hab km^–2 (SEMARNAT–CONAGUA, 2006).

La demanda de agua para uso urbano en Guanajuato proviene fundamentalmente del crecimiento de la población urbana en las ciudades grandes y medias del estado (la tasa de crecimiento media anual —TCMA–de la población urbana fue 1.31 % durante el periodo de 1995–2000). Esto ha provocado en años recientes un aumento en el número de tomas domiciliarias en las principales ciudades del estado. El Consejo Nacional de Población estima que para el 2010 un 71 % de la población del estado será urbana (CONAPO, 2005).

El crecimiento de la producción industrial, ubicado en los parques industriales, ha determinado un aumento en la cantidad consumida de agua para su uso en diversos procesos industriales. La TCMA registrada por el Producto Interno Bruto (PIB) generado por el sector industrial del estado de 1995 a 2004 fue 7.61 % (INEGI–BIE, 2007a).

La importancia del sector pecuario en el estado se refleja en las TCMA del inventario de las especies: bovino para leche (2.53 %), ave para carne (6.64 %), ave para huevo (3 %), ovino (1.34 %), bovino para carne (1.56 %) y porcino (1.31 %), de 1995 a 2004. Como resultado, durante 2004 Guanajuato representó de los inventarios nacionales: 6.97 % de bovino para leche, 6.29 % de aves para carne, 4.74 % de aves para huevo, 4.22 % de ovino, 2.4% de bovino para carne, 6.42 % de porcino y, no obstante que el dinamismo del ganado caprino del estado decayó a una TCMA de –1.31 %, representó 5 % del inventario caprino nacional. De estas especies, sólo los porcinos y el ganado lechero son importantes consumidores de agua (SAGARPA–SIAP, 1980–2004).

El mayor consumidor de agua es el sector agrícola; la superficie sembrada con riego ascendía a 493 720 ha en 1995 y en sólo ocho años aumentó a 554 306 ha; es decir, se sumaron 60 586 ha. Los cultivos que más incrementaron su superficie sembrada durante el periodo de 2000 a 2004 fueron la cebada grano, trigo grano y maíz grano, los cuales registraron una TCMA de 35.89, 6.57 y 6.18%.

Por tanto, el objetivo del presente estudio fue determinar los factores que afectan el consumo de agua en los cuatro principales sectores consumidores del estado de Guanajuato, con el propósito de analizar posibles escenarios de disminución del consumo de agua mediante la modificación de dichos factores. La hipótesis fue que el consumo de agua subterránea en el estado está determinado, inversamente, por las tarifas cobradas, el precio de la energía eléctrica y la precipitación pluvial, y en forma directa por el PIB per capita, el precio de los productos finales obtenidos en el sector agrícola y la temperatura.

MATERIALES Y MÉTODOS

El modelo

La relación entre los factores determinantes de la demanda y la cantidad consumida de agua subterránea en el estado fue determinada mediante el cálculo de elasticidades económicas, que miden la relación entre estas variables. Para ello, se utilizaron los resultados obtenidos vía un modelo de ecuaciones simultáneas del consumo de agua compuesto de cuatro ecuaciones de demanda y cuatro identidades. El modelo utilizado fue:

donde, CPU_t=consumo per capita de agua por el sector urbano (m³ habitante^–1); PAPR_t =precio real del agua potable para uso doméstico ($ m^–3); PEUDR_t= precio real de la electricidad para uso doméstico ($ por kilowatt–hora); PIBPRL_t–1=Producto Interno Bruto per capita real con un año de rezago ($ habitante^–1); TEMP_t = temperatura media anual (°C); QCU_t=cantidad consumida de agua para uso urbano (m³); QCI_t=cantidad consumida de agua por el sector industrial (m³); PAPIRL_t–1 =precio real del agua potable para uso industrial con un año de rezago ($ m^–3); PEUIRL_t–1 = precio real de la electricidad para uso industrial con un año de rezago ($ kilowatt–hora^–1); CPP=consumo per capita de agua por el sector pecuario (m³ cabeza^–1); PAPR2L_t–2 =precio real del agua potable para uso doméstico con dos años de rezago ($ m^–3); PEUDR2L_t–2 = precio real de la electricidad para uso doméstico con dos año de rezago ($ por kilowatt–hora); QCP_t= cantidad consumida de agua para uso pecuario (m³); CPAR_t=consumo de agua por hectárea bajo riego (m³ ha^–1); PARR_t = precio real del agua para riego ($ ha^–1); PFERTR_t=precio real del fertilizante ($ t^–1); PAGRIPR_t= precio agrícola real ponderado ($ t^–1); PPL_t–1= precipitación pluvial media anual del estado con un año de rezago (mm³); QCAR_t = cantidad consumida de agua por la superficie bajo riego (m³); QCST_t = cantidad consumida total de agua subterránea en el estado (m³).

El modelo propuesto está basado en evidencia empírica. Para el sector residencial Höglund (1999), Saleth y Dinar (2001) y Jaramillo (2003), propusieron una función de demanda de agua per capita (Ecuación 1) derivada de un modelo de producción doméstica de bienes de consumo final. El modelo toma el precio del agua, la energía, el ingreso y la temperatura como factores que afectan el consumo y considera que el agua es consumida en los hogares en conexión con diferentes tareas: preparación de alimentos, higiene personal, lavado de la casa, de ropa y de utensilios de cocina, etc., o consumo de bienes finales: aparatos electrodomésticos, jabón, etc. y que cada tarea envuelve, en la mayoría de los casos, el uso de la energía eléctrica. La Ecuación 2 corresponde al consumo total de agua para uso urbano y se obtuvo multiplicando el promedio de habitantes del estado por el consumo per capita de agua.

La función del consumo de agua para uso industrial (Ecuación 3) se estableció con base en estudios sobre la estructura de su consumo en países desarrollados (Guerrero, 2005; Surender, 2006; García et al., 2007). Se supone que las industrias en el estado usan el agua como insumo intermedio (refrescar, cocer, crear movimiento, elaborar bebidas, lavar utensilios, mantener la higiene, etc.) y que una industria escoge su nivel de utilización del insumo para minimizar su costo de producción. La función del consumo de agua del sector industrial parte del supuesto de que el uso del agua es separable de otros insumos como la energía eléctrica y se representó en la Ecuación 3.

Datos

El agua es un servicio público gratuito para el sector agropecuario y subsidiado para otros sectores, por el cual se cobran cuotas anuales o bimestrales que no reflejan el costo real, y mucho menos guardan relación con la escasez del recurso. Esto lleva a la ausencia de series de tiempo oficiales sobre los volúmenes consumidos de agua por tipo de consumidor. Este trabajo pretende ser un primer acercamiento al consumo de agua subterránea por tipo de consumidor en el estado de Guanajuato.

Cabe explicar las variables usadas para medir el precio del agua de cada tipo de consumidor. Para el sector urbano fue usada como variable proxy al precio, la tarifa de agua potable cobrada al sector doméstico para el rango de consumo de 11– 20 m³, en el cual se encuentra aproximadamente 70 % de población estatal. Para el sector industrial se consideró la tarifa correspondiente al rango de consumo superior a 100 m³. Para la agricultura de riego la cuota que pagan al Distrito de Riego y el costo de la energía eléctrica para uso agrícola y para el sector pecuario se utilizó la misma cuota citada, pero ajustada por la tarifa de agua potable usada para el sector industrial.

Para el sector urbano la información provino de CONAGUA (2001), JUMAPA (2007), SAPAL (2007), COTAS (2007), CO–NAGUA–SMN (2007), CVIA (2007), INEGI (2007), INEGI–BIE (2007b) e INEGI (varios años). La información del sector industrial provino de INEGI–BIE (2007a), INEGI–BIE (2007b), CEAG (2007), JUMAPA (2007), SAPAL (2007), COTAS (2007), CONCAMIN (2009) y CVIA (2007). Para el sector pecuario la información del inventario ganadero, la tarifa del agua potable y la del uso de la electricidad por este sector tuvieron como fuentes oficiales SAGARPA–SIAP (1980–2004), JUMAPA (2007), SAPAL (2007), COTAS (2007), CVIA (2007) e INEGI–BIE (2007b). La cantidad de agua consumida por especie animal se obtuvo de la fuente no oficial Pfizer (2004). Para el sector agrícola, la información de los precios medios rurales, la superficie sembrada por cultivo, el precio de los fertilizantes y las láminas de riego provinieron de fuentes oficiales como SAGARPA–SIAP (1980–2004), CNA (1980–1994), OEIEDRUS (2008) y Matusy Puente (1992).

Las series fueron deflactadas con el índice de Precios Implícitos de la Electricidad, Gas y Agua; el índice Nacional de Precios al Consumidor de la Electricidad; el índice Nacional de Precios al Consumidor de León; el índice Nacional de Precios al Productor del Sector Ganadero; el índice Nacional de Precios al Productor del Sector Agrícola; y el índice Nacional de Precios al Productor. Estos índices se obtuvieron del Banco de México (BM, 2007), de INEGI–BIE (2007b) y de INEGI–BIE (2007c).

La estimación de los coeficientes se efectuó con el método de mínimos cuadrados en dos etapas (Gujarati, 2000) usando SAS. La congruencia estadística se determinó mediante la significancia individual de cada coeficiente con la t de Student, o razón de t, la significancia global de los coeficientes de cada ecuación con la prueba de F, el nivel de auto correlación vía el estadístico Durbin Watson (DW) y la normalidad de la variables con la prueba Shapiro–Wilk. El modelo se validó de acuerdo con la teoría económica para los coeficientes de cada variable exógena. Con los coeficientes estimados y los valores medios de cada variable (Cuadro 1) se calcularon las elasticidades para cada factor que afecta el consumo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de la estimación del modelo en su forma estructural y reducida se presentan en los Cuadros 2 y 3. La veracidad de los resultados depende de los supuestos del modelo y de la calidad de la información. Los coeficientes de determinación (R²) de las cuatro ecuaciones de regresión para el modelo estructural muestran baja bondad de ajuste con un rango de 0.37 (sector industrial) a 0.75 (sector urbano). El rango de valores del estadístico DW fue de 1.49 a 1.73, lo cual indica un bajo nivel de auto correlación entre las variables de las ecuaciones de regresión que componen el modelo. Los valores de la prueba Shapiro–Wilk por variable fueron de 0.87 a 0.96, lo que implica que su distribución se acerca a la normal. De acuerdo con la razón de t, todos los coeficientes fueron estadísticamente significativos, es decir, mayores de uno en términos absolutos y sus signos muestran congruencia con la teoría económica.

El análisis de los resultados indica que el consumo de agua responde de manera inelástica a cambios en el precio en los diversos consumidores, con coeficientes de –0.052 para la agricultura de riego, –0.015 para el sector urbano, –0.0038 para el pecuario y –0.126 para la industria (Cuadro 4).

La baja elasticidad precio del consumo se debe a la inexistencia de sustitutos del recurso, y la magnitud diferente por consumidor se relaciona con el grado de utilidad del recurso en cada uno de éstos.

El consumo es más inelástico en los sectores urbano y pecuario, donde el recurso es indispensable para la vida humana y animal. En niveles de consumos bajos es difícil disminuir la demanda, dado que se ha llegado al límite para la existencia de estos consumidores. El consumo es menos inelástico en la industria y la agricultura de riego, donde cambios en el precio del agua podrían inducir al consumidor (industriales y agricultores) a adoptar cambios tecnológicos que permitieran el ahorro del recurso.

La respuesta inelástica del consumo de agua a cambios en los precios plantea que si se pretendiera bajar el consumo de agua a través del precio, se tendría que proponer un incremento considerable en este factor. Por ejemplo, para los sectores urbano y pecuario el valor de la elasticidad indica que para disminuir el consumo per capita de agua en 1%, el precio tendría que aumentar en 67 y 266 %.

Para el sector agrícola de riego el valor de la elasticidad precio de la demanda indica que una reducción en el consumo promedio por hectárea en 1 %, podría lograrse aumentando el precio en 19 %, y una disminución en el consumo industrial de 1 % podría lograrse aumentando la tarifa en 7.93 %, manteniendo los demás factores constantes.

Además del precio del agua, otro factor que podría ser usado para incidir sobre el consumo de agua subterránea es el precio de la energía eléctrica. La elasticidad que relaciona ambas variables fue –0.036 para la energía eléctrica usada en el sector urbano, –0.018 para la usada en el sector pecuario y –1.108 para la usada en el sector industrial (Cuadro 4), sector industrial donde fue elástica. Cabe resaltar que los valores de la elasticidad para los sectores urbano y pecuario son sensiblemente mayores a la elasticidad precio de la demanda. El signo de la elasticidad indica que agua y electricidad son bienes complementarios en los procesos domésticos y de producción, y que un aumento en la tarifa de la energía eléctrica puede ser efectivo para disminuir el consumo. Por ejemplo, una reducción de 1 % en el consumo de agua en los sectores urbano, pecuario e industrial podría lograrse aumentando la tarifa de energía eléctrica en 28, 56 y 0.9 %.

La forma reducida del modelo expresa las variables endógenas en términos de las predeterminadas, que pueden funcionar como instrumentos de política, en este caso, los diferentes niveles de precio. La identidad más general del modelo es la cantidad consumida de agua subterránea (QCST) y la forma reducida permite ver cómo los precios afectan a ésta.

Los coeficientes de la forma reducida y los valores promedio de las variables en el período 1980–2004, se usaron para calcular las elasticidades que relacionan la cantidad consumida de agua subterránea con las tarifas y cuotas usadas para reflejar el costo del uso del agua en los diferentes sectores consumidores, la tarifa de la energía eléctrica, y otros factores que fueron estadísticamente significativos para determinar el consumo de agua en el estado.

La cantidad consumida de agua subterránea responde de manera inelástica a cambios en los precios de los diferentes consumidores, con elasticidades de –0.00065, –0.0006, –0.00001 y –0.049 páralos sectores urbano, industrial, pecuario y agrícola de riego. La suma de las elasticidades es –0.0499, lo cual indica que aun cuando hubiera un incremento simultáneo en el precio de todos los sectores consumidores, la demanda de agua seguiría respondiendo de manera inelástica (Cuadro 4).

Las condiciones de mercado de los productos finales e insumos también afectan el consumo total de agua. Con elasticidad–precio de los productos agrícolas de 0.119 y de –0.294 del fertilizante, aumentos en el precio de los primeros hacen más rentable la actividad agropecuaria, elevando la siembra y, en consecuencia, el consumo de agua. En cambio, un aumento en el precio del fertilizante reduce la rentabilidad de la actividad agrícola, disminuyendo la superficie cultivada y el consumo de agua. Poco se puede hacer sobre el comportamiento de dichas variables, ya que dependen de las condiciones de mercado de los productos agropecuarios (Cuadro 5).

Otras variables que afectan el consumo de agua subterránea son la temperatura y la precipitación pluvial, variables estocásticas sobre las cuales no se puede influir.

CONCLUSIONES

El consumo de agua en todos los sectores del estado de Guanajuato responde de manera inelástica a cambios en las tarifas y cuotas cobradas por su uso y servicio. Los sectores con mayor inelasticidad son el urbano y el pecuario, donde los consumidores responden pobremente a cambios en el precio. Así, una política de precios en éstos no tendría éxito, sobre todo en el segundo. Los sectores donde la demanda de agua resultó menos inelástica fueron la agricultura de riego y la industria; por tanto, políticas de administración de la demanda de agua tendrán que considerar aumentos en el precio del agua usada en la industria y la cuota que pagan por el mantenimiento de la infraestructura al Distrito de Riego, más el efecto del costo de la energía eléctrica para uso agrícola.

El consumo de agua respondió de manera inelástica e inversa a cambios en la tarifa de la energía eléctrica en los sectores urbano, pecuario e industrial. Dicha relación de complementariedad indica que un aumento en las tarifas eléctricas disminuiría significativamente el consumo de agua subterránea en el estado.

La hipótesis planteada fue aceptada ya que, con base en los resultados del modelo, el consumo de agua subterránea en el estado está determinado inversamente, por las tarifas cobradas, el precio de la energía eléctrica y la precipitación pluvial, y directamente por el PIB per capita, el precio de los productos finales en el sector agrícola y la temperatura.

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Nota

⁴ El grado de presión sobre el recurso hídrico es definido como el volumen total de agua concesionado entre la disponibilidad natural media de agua.