DYNA

1. Introducción

A nivel global existen aproximadamente 2.600 millones de personas sin acceso a instalaciones de cocción limpia [1]. En este contexto la tecnología de inducción magnética, aplicada a la cocción de alimentos es una de las más eficientes [11]. Su principio de funcionamiento se basa en las corrientes de Foucault: es decir, en el efecto que tienen las corrientes parásitas sobre materiales ferromagnéticos. Éstas corrientes generan calor en el mencionado material debido al efecto Joule. Existe entonces una transferencia de energía de manera más directa, por lo tanto se obtiene también una mayor eficiencia en la transferencia energética entre el elemento que provoca la inducción y aquel utensilio de cocina que se ha de calentar [12].

Considerando esta eficiencia energética, El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de Ecuador (MEER) implementó el Plan Nacional de Cocción Eficiente. Uno de los ejes principales de éste plan es reemplazar las cocinas que utilizan gas licuado de petróleo (GLP), por cocinas eléctricas de inducción [7]. Este plan está alineado con los objetivos del Plan Nacional del Buen Vivir, en lo referente al cambio de la matriz energética en el Ecuador, que estimula el uso de energías renovables y limpias.

La introducción de las cocinas de inducción se volvió una prioridad para el gobierno ecuatoriano al considerar: que el uso del GLP, como fuente de energía para las cocinas en el Ecuador representa un problema económico [3] debido a los altos subsidios que a éste combustible se destina; al considerable efecto contaminante resultante de las altas emisiones de CO₂, y desde luego también, aprovechar de mejor manera la hidroelectricidad, cuyo potencial viable se calcula en 21.000MW [7].

Considerando lo mencionado anteriormente, la meta del Gobierno es reemplazar 3,5 millones de cocinas de GLP por cocinas de inducción hasta el año 2018 [2]. Sin embargo, la introducción de las cocinas de inducción ha encontrado resistencia en la población; inclusive cuando se ha promocionado el subsidio al consumo de energía eléctrica derivado del uso de las mencionadas cocinas, el cual sería de hasta 80Kwh por mes, esto se reflejaría lógicamente en bajos costos de operación, más sin embargo no se ha logrado mayor avance. Ésta resistencia tiene sus bases, entre otras, en el hecho de que todavía la mayoría de los hogares no disponen de las respectivas instalaciones eléctricas de 220V, que es el voltaje con el cual funcionan las cocinas de inducción; además en las condiciones actuales el costo operacional de la cocina de inducción, no necesariamente es percibido como el más conveniente. Por otra parte, se han implementado aranceles a las cocinas a GLP desde mediados del 2016 de tal manera que las cocinas de inducción se vuelvan más atractivas para la población en general.

Adicionalmente, la selección de una cocina eficiente también puede ser considerada en términos de calidad, seguridad y en el impacto que tiene en el ambiente, además de otros factores cualitativos que están relacionados con las preferencias de las personas, el contexto y lugar. En el presente estudio se pretende utilizar análisis multicriterio para apoyar el proceso de selección de la mejor alternativa para los hogares ecuatorianos, considerando un equilibrio aceptable entre beneficios sociales, costos económicos, seguridad, aspectos ambientales y eficiencia energética. Para contar con la seguridad de que todos los aspectos están siendo considerados en la decisión, se utilizó el método de función de evaluación lineal aditivo (FELA). Éste método permite la organización de datos e intuiciones de manera lógica y estructurada en forma de jerarquía de criterios [10].

Con el propósito de conocer las valoraciones de los usuarios de los diferentes niveles socio-económicos respecto a cambios en el subsidio al GLP como a la energía para Inducción, se solicitó a grupos representativos de cada uno de los segmentos socio-económicos: bajo, medio y alto, evaluar las diferentes opciones en cocinas respecto a cada uno de los criterios en los contextos de: el subsidio al GLP y a la Electricidad se mantiene, el subsidio se elimina parcialmente y el subsidio se elimina por completo.

2. Metodología

Para desarrollar una estructura jerárquica que considere simultáneamente elementos cuantitativos y cualitativos que apoyen la selección de una cocina eficiente, el problema fue organizado en las siguientes etapas:

2.2. Definición de los criterios y estructuración del modelo de decisión

Consiste en la definición de los elementos principales que caracterizan el proceso de compra de una nueva cocina. Para llevar a cabo esta actividad se consultaron diferentes bases de datos, como: manuales de cocinas, entrevistas con técnicos eléctricos, funcionarios de empresas eléctricas, artículos especializados [12]. Como un resultado importante de esta etapa se reconocieron los aspectos: sociales, económicos, de impacto ambiental, que están directamente relacionados al problema. Todo lo cual se realizó considerando el proceso de validación de criterios definido en [5], en el cual se consideran aspectos tales como:

1. Operatividad de los criterios.- Los atributos deben ser indicadores significativos del rendimiento.

2. Claridad.- La definición del criterio debe ser concisa y clara.

3. Integridad.- El conjunto de criterios debe abordar todos los aspectos críticos de un problema.

4. En la Tabla 1 se presenta la definición inicial de los criterios. Estos criterios fueron posteriormente validados en el paso 4.

Tabla 1: Definición de los Criterios.

Fuente: Los Autores

2.3. Evaluación de los criterios

En la medida en que la simplicidad es un requisito muy importante para el éxito del modelo, y considerando además que el usuario la mayoría de las veces es una persona no especializada en el proceso decisorio utilizando modelaje, se optó, para evaluar las cocinas, por un enfoque de función de evaluación lineal aditivo (FELA). Las características de este enfoque también son totalmente compatibles con la función principal del modelo de análisis de decisión, es decir, para servir como un sistema de apoyo a la decisión para la compra de una nueva cocina. La aplicación del enfoque FELA a problemas prácticos implica cuestiones teóricas que están bien descritas en [4,6,8], tales como la independencia en la preferencia de los criterios y la formulación matemática de la función de valor.

En éste método los criterios deben ser estructurados según la jerarquía expuesta en la Fig. 1, la cual tiene concordancia con los criterios expuestos en la Tabla 1; de esta manera se estructura el modelo de decisión.

Figura 1: Jerarquía de los Criterios

Fuente: Los Autores.

El valor de una alternativa es calculado usando la ecuación (1).

En la cual v ij es la valoración bruta de la alternativa i para el criterio j; 𝑤 𝑗 es el peso del criterio j y 𝑗 𝑤 𝑗 =1.

Para jerarquías que contienen varios niveles de atributos la fórmula es más compleja, pero el principio es el mismo. Comenzando en la parte inferior de la jerarquía, la evaluación de cada alternativa con respecto al nivel superior se ejecuta utilizando la ecuación (1). Este proceso se lo debe realizar para todas las familias de los criterios en el nivel inferior de la jerarquía. De esta manera se consiguen evaluaciones para cada nivel respecto a su criterio madre o nivel superior. Repetir el proceso para todas las familias de atributos a ese nivel y continuar hasta llegar a la raíz del árbol.

La valoración de cada una de las opciones se obtienen usando la función patrón de normalización lineal expresada en la ecuación (2).

En el cual 𝑣 𝑛𝑜𝑟𝑚 es la valoración normalizada de: 𝑉 𝑖𝑗 en el intervalo [0,1], y 𝑣 𝑚𝑎𝑥 y ?? 𝑚𝑖𝑛 son las mejores y peores valoraciones brutas de las alternativas en el criterio analizado, y 𝑉 𝑖𝑗 es la valoración bruta de una alternativa en relación al criterio analizado.

2.4. Validación y ponderación de los datos

En este contexto, la ponderación de los criterios es una tarea difícil. Los pesos pueden ser expresados como los factores que definen el equilibrio entre los criterios de escala, y la ponderación consiste en definir la importancia relativa de cada criterio con respecto al conjunto de criterios. En la medida en que el modelo de análisis de decisión supone que los criterios son mutuamente excluyentes, los pesos deben reflejar las relaciones de compensación existentes entre el conjunto de criterios. La literatura sobre el análisis de decisiones presenta diferentes métodos para ayudar al tomador de decisiones a definir pesos [8]. Independientemente del método es importante considerar que los pesos están basados en juicios de valor de los individuos, por lo que es conveniente contar con un equipo de personas con conocimientos suficientes y apropiados que valoren de manera adecuada [4,10].

En éste estudio hemos procedido a validar y ponderar los criterios simultáneamente mediante una encuesta dirigida a la población en general, en la cual los encuestados seleccionan la opción que mejor les parezca en una escala Likert de cuatro dimensiones: Muy Importante (MI), Importante (I), Poco Importante (PI), Nada Importante (NI). La Tabla 2 presenta los resultados obtenidos del experimento, que consistió en aplicar 1.200 encuestas de forma estratificada, tanto en la región urbana como rural de la ciudad de Cuenca.

Tabla 2: Resultados de la Encuesta.

Fuente: Los Autores

Estos resultados se utilizaron para definir ponderaciones promedio iniciales, sin embargo pueden ser alterados o cambiados de acuerdo a las preferencias de los decisores. Basados en los resultados de la Tabla 2 y de la estructura observada en Fig. 1, la Tabla 3 presenta la ponderación inicial recomendada.

Tabla 3: Pesos Ponderados de los Criterios.

Fuente: Los Autores.

2.5. Implementación computacional del modelo

El modelo fue implementado en Excel de manera que el entorno para los decisores resulte lo más amigable posible. Dado que el decisor provee los pesos y las valoraciones brutas en las distintas alternativas en relación a los criterios, la implementación computacional hace todo los cálculos tediosos, proveyendo un ranking de las opciones posibles. La utilización de Excel facilitó además los cálculos respectivos con las distintas valoraciones de las opciones, en lo criterios que corresponden cuando se cambiaron los escenarios: los subsidios tanto al GLP como a la Electricidad se mantienen, se eliminan parcialmente y se eliminan por completo.

Al variar las condiciones del subsidio lo que básicamente se hizo es alterar el Costo de Operación (CO) de ambas cocinas. Lo que influye en la valoración que el decisor dio a cada de las opciones en los criterios restantes. En la Tabla 4 se presentan los distintos Costos de Operación mensuales de acuerdo al escenario.

Tabla 4: CO de acuerdo al Escenario.

Fuente: Los Autores

3. Experimento computacional

En los casos en los cuales las valoraciones brutas no fueron posibles obtener de la población, lo hicimos a través de manuales técnicos e información obtenida en sitios web especializados. Se decidió eliminar el criterio “costo de mantenimiento” debido a que éste valor es casi nulo para las cocinas de gas y desconocido para las de inducción. Se consideran las siguientes condiciones energéticas: $ 0.04 USD por los primeros 80 Kwh y $ 0.09 USD los Kwh excedentes [13], se asume que un hogar consumiría en promedio 105Kwh por mes; por otro lado un consumo promedio de 2 cilindros de gas por mes de 15 Kg por hogar en el caso de la cocina a GLP. Se efectuó el experimento bajo el supuesto de que el decisor no está acostumbrado a las cocinas de inducción y tendrá cierta dificultad en aprender el funcionamiento de la misma durante los primeros días o cada vez que la utilice para un nuevo tipo de comida. La emisión de CO2 esta tanto de la cocina a Inducción como de la GLP se obtuvo de [9].

El experimento se lo realizó de la siguiente manera:

1. Valoraciones brutas para cada una de las opciones tomadas de la población en general.

2. Valoraciones brutas tomadas de manera puntual para los grupos económicos: bajo, medio y alto en el escenario en el cual el subsidio se mantiene.

3. Valoraciones brutas tomadas de manera puntual para los grupos económicos: bajo, medio y alto en el escenario en el cual el subsidio se elimina parcialmente.

4. Valoraciones brutas tomadas de manera puntual para los grupos económicos: bajo, medio y alto en el escenario en el cual el subsidio se elimina por completo.

Como ya se mencionó, se consideraron solamente dos alternativas, lo cual por otro lado ayuda a simplificar el experimento. Sin embargo las alternativas compartieron ciertas características: 4 hornillas.

A la luz de lo mencionado anteriormente, la Tabla 5 muestra las valoraciones de la población en general; a su vez en la Tabla 6 se observan las valoraciones de los distintos sectores tomando en cuenta cada uno de los escenarios. En ésta Tabla 6 se exponen tan solo los criterios que se ven afectados por el cambio de escenarios, quedando los demás constantes. Se exponen en el siguiente orden: nivel económico bajo, medio y alto. Y en cada uno de ellos los escenarios: con subsidio, con subsidio parcial y sin subsidio.

Tabla 5: Valoraciones Brutas Tomadas de la Población General.

Fuente: Los Autores

Tabla 6: Valoraciones de Acuerdo a los Escenarios

Fuente: Los Autores

Para la obtención de los resultados finales hemos considerado la ponderación presentada en la Tabla 3. El peso del criterio Costo de Mantenimiento, dado que fue eliminado, se ponderó entre los otros costos.

Del experimento computacional se obtuvo los siguientes resultados:

Tabla 7: Valoraciones Totales de las Opciones en los Distintos Estratos.

Fuente: Los Autores

Al analizar los resultados se evidencia que en cualquier caso la cocina de inducción muestra o indica mejores preferencias. No obstante se puede observar que existe un incremento en esta preferencia cuando el subsidio al GLP es eliminado de manera parcial o total.

Se puede observar que la decisión depende del decisor y sus preferencias, el lugar y el contexto macroeconómico. A pesar de que la decisión resulta simple en un inicio, cuando se consideran las compensaciones de los decisores, la decisión empieza a ser compleja, justificándose el uso del modelo a nivel individual.

3. Conclusiones

Este estudio describe el desarrollo de un modelo de análisis con múltiples criterios para la selección de una cocina nueva. El modelo considera simultáneamente aspectos cualitativos y cuantitativos para apoyar la decisión; equilibrando aspectos sociales, riesgos ambientales, costos económicos y eficiencia energética. El estudio es motivado por el plan nacional de cocción eficiente impulsado por el gobierno ecuatoriano dentro del objetivo de cambio de la matriz energética, y éste a su vez dentro Plan Nacional del Buen Vivir; se ha considerado adicionalmente el subsidio temporal a la energía eléctrica que está promoviendo el gobierno para la obtención de mejores resultados en cuanto al proyecto Cocinas de Inducción.

El experimento computacional utilizado, nos indica que en las actuales condiciones, la alternativa mejor puntuada es la cocina de Inducción, independientemente del escenario considerado.

Una característica adicional de éste modelo es que se pueden manejar o plantear estrategias que permitan modificar los pesos de los distintos criterios, tanto los del lado gubernamental como los del usuario.