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OPS-COSUDE/02-07

GUÍA PARA LA INSTALACION DESISTEMAS DE DESINFECCIÓN

Lima, 2007



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Guía para la instalación de sistemas de desinfección

Contenido

Página

Introducción..................................................................................................................3

1 Objeto .................................................................................................................4

2 Definiciones............................................................................................................4

3 Aplicación...............................................................................................................4

4 Determinación del cloro a dosificar en la red.........................................................4

5 Preparación de las soluciones de los productos no gaseosos .................................45.1 Por Disolución .........................................................................................45.2 Por Electrolisis.........................................................................................5

6 Consideraciones para la instalación de dosificadores.............................................66.1 Bajo presión atmosférica ................................................................66.1.1 Tanque con válvula flotador y tubo con orificio en flotador..........66.1.2 Sistema vaso/botella .......................................................................86.2 Bajo presión positiva o negativa.....................................................9

6.2.1

Bomba diafragma (positiva) ..........................................................96.2.2 Dosificador por succión (negativa) .............................................106.3 Dosificador de carga constante o por goteo ................................126.4 Erosión..........................................................................................146.4.1 Dosificadores de tabletas y píldoras de hipoclorito de calcio ......146.5 Difusión (Flujo difusión)..............................................................16

7 Bibliografía ......................................................................................................17



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Introducción

La desinfección es importante, pero es crítica en las comunidades pequeñas y zonasrurales, donde puede ser la única forma de tratamiento asequible. Actualmente, el

objetivo de la desinfección del agua es asegurar que el consumidor reciba aguaesencialmente saludable mediante la destrucción de los agentes patógenos y quemantenga una barrera protectora contra los gérmenes dañinos a la salud humana que sepodrían introducir en el sistema de abastecimiento, suprimiendo de esta manera laposterior contaminación microbiológica del agua.

El objetivo de esta guía es proporcionar información y conceptos actualizados, y lasherramientas necesarias para la instalación del sistema de desinfección del agua ensistemas rurales de abastecimiento de agua.



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Guía para la instalación de sistemas de desinfección

1 Objeto

Proporcionar la información necesaria para la instalación y requerimientos de sistemas

de desinfección del agua, para sistemas de abastecimiento en el medio rural.

2 Definiciones

o Instalación.- Conjunto de acciones que se efectúan para implementar las partesdel sistema de desinfección y funcionen según las especificaciones de diseño.

o Técnico.- Persona calificada y responsable de la instalación del sistema dedesinfección.

3 Aplicación

La aplicación de la guía será en sistemas rurales y pequeñas localidades.

4 Determinación del Cloro a dosificar en la red

La cantidad de cloro a dosificar debe ser equivalente a la demanda total de cloro (la cualestá estrechamente ligada a la calidad química y microbiológica del agua) a la que debeadicionarse la cantidad de cloro residual esperada al extremo de la red. Es conveniente antesde proceder a llevar a cabo el proceso de desinfección, realizar ensayos de consumoinstantáneo de cloro. Este ensayo se denomina “ Ensayo de demanda de cloro”.Ver figura. 1

Si no se lleva a cabo la prueba de demanda y cuando la desinfección no reviste uncarácter de urgencia (cloración preventiva), la cantidad de compuesto de cloro a

introducir se puede regular a través de la aplicación directa de cantidades crecientes decloro en la red, hasta obtener la concentración residual requerida al extremo de lamisma. Puede ser necesario varios días hasta que se ajuste la dosis al valor ideal. Paraeste efecto, entre dosis sucesivas, debe transcurrir un cierto intervalo de tiempo, enatención al tiempo que transcurre durante el trayecto del agua desde el punto deaplicación del cloro y el extremo más alejado de la red.

5 Preparación de la soluciones de los productos no gaseosos

5.1. Por disolución

o Debe buscarse que la capacidad de los tanques de disolución (2 como mínimo)corresponda a un periodo de 24 horas de manera que facilite su operación.

Demanda de cloro Cloro residual

Dosis

Fig. 1. Demanda del cloro



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o Se debe asegurar la completa disolución del producto en el agua; el empleo de unagitador eléctrico puede facilitar tal tarea.

o Es común encontrar partículas o impurezas por lo cual el equipo dosificadordeberá contar con un filtro que las retenga para evitar su obstrucción.

o Debido a que la alcalinidad del hipoclorito de sodio concentrado precipita la

dureza del agua de dilución, lo cual también puede producir incrustaciones en losdosificadores y tuberías; se recomienda preparar la solución con 24 horas deanticipación, de tal manera que los precipitados tengan tiempo de sedimentar.

5.2. Por Electrolisis

o Cuando se emplea hipoclorito de sodio producido in situ, la solución esproducida a partir de la Electrolisis de la sal con equipos accionados por energíaeléctrica o solar:

o El equipo debe incluir tanques de almacenamiento de la solución producida insitu.

o Es necesario almacenar una reserva de sal, lo que requiere espacio adicional.o Aunque los dispositivos para la producción de NaOCl son fáciles de instalar, es

preciso tomar precauciones para separarlos de los componentes susceptibles a lacorrosión como los controles eléctricos, motores, bombas, reguladores y otrosequipos hechos de materiales metálicos, ya que el ambiente inmediato a lasunidades de producción suele ser muy corrosivo.

o Las instalaciones deben estar diseñadas de modo que se facilite el manejo de lasal y la transferencia de la solución de hipoclorito de un tanque a otros y al sitiode aplicación. Los locales en todo caso deben estar bien ventilados.

o La eficiencia de los diferentes tipos de equipo para producir hipoclorito de sodiovaría un poco.

o La experiencia indica que se requieren de 6 a 10 kilovatios/hora de energíaeléctrica para producir 1 kilogramo de cloro disponible. Esta pequeña cantidadde energía se puede obtener de varias fuentes, como células solares, generadoresde energía eléctrica por molino de viento o por energía hidráulica, y otras.

o En todos los casos la fuente de energía tiene que ser confiable.o Una ventaja del sistema para la producción de hipoclorito de sodio in situ es que

se lo puede operar en las horas que hay electricidad, y almacenar el hipocloritopreparado para usarlo también en las horas en que falta la energía eléctrica.

o Estos dispositivos son muy seguros porque producen soluciones de hipocloritode sodio de concentración baja y en cantidades relativamente pequeñas, que en

su mayor parte se utiliza sino de inmediato, al corto plazo.o A pesar del bajo riesgo, es preciso tomar precauciones, en especial cuando se

abre la celda electrolítica, ya que puede acumularse una cantidad de clorogaseoso en ella.

o Los componentes para la instalación con energía eléctrica son: la fuente depoder, celda electrolítica y recipiente para realizar la electrolisis.

o Los componentes para la instalación con energía solar son: las celdasfotovoltaicas, batería, controlador integral, celda electrolítica y recipiente pararealizar la producción del hipoclorito de sodio.



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6 Instalación de dosificadores

6.1 Bajo presión atmosférica

6.1.1 Tanque con válvula flotador y tubo con orificio en flotador`

a. Descripción

Es un dosificador que funciona por gravedad, bajo un principio de la caga hidráulicaconstante. Hipoclorador sencillo hecho localmente de materiales fácilmente obtenibles.La dosificación se puede regular de acuerdo a la profundidad de inmersión y/o número

de orificios sumergidos.

Fuente de Poder

Celda electrolítica

Recipiente deproducción

Fig. 2. Sistema de producción de hipoclorito de sodio con energía eléctrica

Fig. 3. Sistema de producción de hipoclorito de sodio con energía solar



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Los componentes son:o Recipiente con la solución de cloro a aplicar, con flotadoro Tubo de abasto de pequeño diámetro con flotadoro Manguera flexible.

b. Requisitos

o Los sistemas deben construirse con materiales resistentes a la corrosión de unasolución fuerte de hipoclorito.

o El tanque de solución debe construirse de polietileno de alta densidad (PEHD),fibra de vidrio o asbesto-cemento.

o El flotador puede hacerse con PVC o madera.o No debe usarse materiales como aluminio, acero, cobre o aún acero inoxidable

porque se destruyen rápidamente.

c. Rango de aplicación

o Pequeñas comunidades y hasta algunas intermediaso Su aplicación está limitada a aquellos casos en que la solución de hipoclorito

puede fluir por gravedad hacia el sitio de mezcla, ya sea un canal, una cámara decontacto de cloro o directamente hacia un tanque de almacenamiento.

d. Montaje e instalación

o La instalación es sencilla, como todos los equipos de carga constante.o Debe incorporar un intervalo de aire en la tubería de descarga para evitar la

posibilidad de sifonaje.

Fig. 4. Sistema de tanque con válvula flotador

Fig. 5. Sistema de tubo con orificio en flotador



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o La instalación debe excluir la posibilidad de que el contenido del tanque desolución se descargue accidentalmente en el canal de mezcla o la cámara decontacto, si se rompe un accesorio o tubería o si ocurre otro tipo de derrame.

o La instalación debe facilitar el manejo de los compuestos de cloro, la mezcla desoluciones y el ajuste de la dosificación. Se debe colocar un grifo de agua en un

lugar conveniente para preparar las soluciones madre y para limpieza general.

6.1.2 Sistema vaso/botella

a. Descripción

El elemento de dosificación es un sistema sencillocompuesto de un envase con un dispositivo flotante y seconstruye con una botella cilíndrica de vidrio o plásticocon paredes lisas y con un volumen entre 1.0 y 1.5 litros.El dispositivo es alimentado con la solución desde un

tanque.

b. Requisitos

El tanque alimentador debe ser instalado 1 m (o más) porencima del nivel donde se coloca el elemento dedosificación.


El rango de dosificación puede tomarse desde 2 a 10lt/hr, lo que lo hace aplicable para pequeñas localidadesde hasta 20,000 habitantes. La colocación de dos o másdosificadores en paralelo permite dosificaciones mayores


La botella sin base debe colocarse invertida (el cuello mirando hacia abajo). Sobre laparte superior se pega una tapa pequeña con masilla epóxica; Esta tapa tiene dosorificios; uno central, donde se coloca un tubo plástico de ¼” que sobresale

aproximadamente 1 cm, este tubo debe pegarse firmemente a la tapa y sus bordesnivelados; el segundo orificio permite que el aire fluya libremente. La tapa puedehacerse de madera o de plástico.

El dispositivo flotante es un vaso de plástico o un frasco plástico con o sin tapa,colocado invertido (con la boca hacia abajo) dentro de la botella; sobre la parte externade la base, se pega un pedazo de goma blanda. Con el aire mantenido al interior, tanto elfrasco como el vaso plástico funcionarán como un dispositivo flotante. El flujo se regulacon una válvula sencilla de fabricación local.

Fig. 6. Elemento de dosificacióndel sistema vaso/botella



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6.2 Bajo presión positiva o negativa

6.2.1 Bomba diafragma (positiva)

a. DescripciónEstas bombas están equipadas con una cámaraque tiene dos válvulas unidireccionales, una ala entrada y otra a la salida.

El diafragma flexible, está hecho de un

material resistente a los efectos corrosivos delas soluciones de hipoclorito. La tarea de labomba es elevar la solución por medio de unaserie de golpes. El punto de aplicación puedeser un canal o un reservorio (presiónatmosférica), o una tubería con agua bajopresión positiva.

Bomba de diafragma

Tubería

Tanques de solución

Válvulaanti-sifón

Fig. 7. Sistema de dosificaciónvaso/botella

Fig. 8. Cabezal con su

diafragma

Fig. 9. Dosificador con bombade diafragma en tubería bajo

presión positiva



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b. Requisitoso La energía requerida para operar el hipoclorador mecánico es relativamente

pequeña, generalmente de ¼ a ¾ HP, al escoger este tipo de clorador esimportante considerar la fiabilidad y calidad de la fuente de energía.

c. Rango de aplicacióno La capacidad de esta clase de hipoclorador es amplia, suministrando el más

pequeño cerca de 1 lt/h de hipoclorito, lo que lo hace aplicable para pequeñaslocalidades de hasta 20,000 habitantes, y los más grandes cerca de 200 lt/h.

o Dependiendo de la concentración de la solución y dosificación de cloro deseada,puede desinfectarse flujos de agua de muy variado caudal.

d. Montaje e instalacióno El método más común de accionar las bombas de diafragma es usando un motor

eléctrico.o Una instalación bien diseñada debe proteger los productos químicos contra la luz

solar así como proporcionar condiciones para manejar y mezclar fácilmente lassoluciones químicas.

o También debe estar bien ventilada y evitar temperaturas y humedad muy altas.o La instalación se debe diseñar de manera que se facilite la operación y el

mantenimiento y se reduzca al mínimo los riesgos potenciales del cloro. Serecomienda tener un cuarto separado para almacenar el hipoclorito debido a sunaturaleza corrosiva y reactiva. En la figura se muestra el diagrama de unainstalación típica de cloración con hipoclorito de calcio.

6.2.2 Dosificador por succión (negativa)

a. DescripciónEl equipo dosificador por succión, utiliza un dispositivo Venturi, el cual permitedosificar soluciones cloradas en tuberías presurizadas. Este tipo de clorador se basa enel mismo principio que el de eyector empleado en los cloradores a gas. El vacío creadopor el flujo del agua a través de un tubo Venturi succiona la solución de hipoclorito y ladescarga directamente en la corriente de agua principal o en una corriente de derivación.

Fig. 10. Instalación típica dehipoclorito de calcio



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b. RequisitosEl dispositivo Venturi no requiere de una fuente deenergía separada, si existe presión suficiente en el sistemade abastecimiento de agua en el punto de aplicación de lasolución de cloro para producir un flujo adecuado de agua

por el Venturi. En otros casos, se necesitaría una fuentede energía eléctrica fiable para bombear una cantidadpequeña de agua a través del Venturi.

c. Rango de aplicaciónLa capacidad de dosificación varia entre 1 a 25 lt/h.

d. Montaje e instalacióno Un Venturi tiene un régimen de flujo relativamente

estrecho dentro del cual funciona eficientemente. Por

este motivo, la selección del mismo debe considerarque los requisitos hidráulicos del dispositivoconcuerden con las características del sistema deabastecimiento de agua (caudal máximo y mínimo).Los dispositivos Venturi no se deben emplear para fluctuaciones amplias de caudaly de presión que excedan su rango de operación.

o Los dispositivos Venturi deberán ser de material resistente a soluciones fuertes dehipoclorito, ya que su potencial oxidante puede atacar el dispositivo y deteriorarlorápidamente.

o Los dispositivos Venturi se pueden instalar en una pared o directamente sobre lastuberías, dependiendo del diseño. La instalación es suficientemente sencilla como

para no requerir un especialista. Todas las tuberías y tubos de plástico flexible debeninstalarse adecuadamente para facilitar su operación y mantenimiento.

o Debe instalarse un filtro previamente al dispositivo y tener en cuenta la remociónfácil del Venturi para limpiar los precipitados u otros depósitos que puedanobstruirlo. Al igual que con todos lo hipocloradores, es preciso tomar precaucionesespeciales al diseñar las instalaciones de cloración y almacenamiento debido a lanaturaleza reactiva de las soluciones de cloro.

Fig. 11. Ventura y rotametro

Fig. 12. Instalación de sistemaventuri.



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6.3 Dosificador de flujo constante (por goteo)

a. DescripciónEl dosificador aplicado está compuesto de tres partes: la válvula de control, eldosificador de salida y la cámara de carga constante (ver figura 1).o Válvula de cierre, Conformado por un dispositivo de plástico, similar al empleado

en el control del nivel de agua en los inodoros, modificado y adecuado a la cámarade carga constante. Este dispositivo consta de tres partes: a) válvula de cierre conasiento de neopreno de alta duración, b) palanca de unión entre la válvula y elflotador, y c) flotador. La válvula va montada en la parte superior de la pared lateralde la cámara de carga constante y se conecta al tanque que contiene la solución dehipoclorito de sodio.

o Dispositivo de control. Compuesto por dos partes: a) el orificio de salida y b) eldispositivo regulador de caudal. El orificio es de forma triangular, hecho en la partelateral de una pieza plástica (niple), roscado internamente y fijada a la pared de lacámara de carga constante. El regulador de caudal es una pieza tubular plástica con

rosca exterior, que se desplaza por el interior de la pieza plástica que contiene elorificio triangular, lo que permite regular finamente la abertura, obteniéndose uncaudal uniforme de salida de la solución desinfectante por largos períodos detiempo.

o Cámara de carga constante. Compuesto por un balde plástico de dos litros decapacidad. La válvula de cierre está ubicada en la pared lateral del recipiente y lasalida se encuentra a 90 grados respecto a la válvula de cierre. De esta manera, laválvula de cierre permite que el nivel de agua se mantenga constante dentro delrecipiente plástico, independientemente de la presión que proporcione el tanque dealimentación o de la descarga que proporcione el dispositivo de control. El

dispositivo de control al disponer de una carga constante, permite también dosificarun caudal constante y uniforme. En la figura 1 se muestra los detalles deldosificador.

b. RequisitosEs necesario previo a la instalación adecuar una caseta segura para el equipo productordel hipoclorito de sodio, los recipientes para la preparación y almacenamiento delhipoclorito de sodio producido y el dosificador de carga constante. La misma que

deberá estar ubicado en la parte superior del reservorio o depósito de agua.

Fig. 13. Dosificador de flujo constante



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c. Rango de aplicaciónEste dosificador por goteo permite dosificar hasta un caudal de 125 ml/s para unaconcentración de cloro de 0,5% (5,000 mg/l) Este dispositivo tiene una capacidad detratar caudales hasta de 8 L/s.

d. Montaje e instalaciónEl dosificador se instala directamente en la línea de salida de los tanques que contienenla solución (se puede optimizar su uso instalando directamente a los tanques deproducción de hipoclorito de sodio como se muestra en la figura adjunta), de modo queel flujo de solución descargue directamente, a través del dosificador, al tanque de aguaque se va a desinfectar.

Fig. 14. Esquema de instalación de dosificador de flujo constante

Fig. 15. Detalles de la instalación del dosificador de flujo constante



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6.4 Erosión

6.4.1 Dosificadores de tabletas y píldoras de hipoclorito de calcio

a. Descripción

Normalmente tabletas de hipoclorito de calcio de alto contenido de cloro (65 % a 70%),se pueden obtener en diferentes marcas; sin embargo, debe tenerse cuidado en que nocontengan cianuratos (sustancias nocivas para el ser humano). Las tabletas puedentambién ser fabricadas localmente, comprimiendo polvo de hipoclorito de calcio,siempre que la compactación de las mismas no sea inferior a 1000 Kg/cm2, para que noablanden fácilmente.

Se ha diseñado un dispositivo similar al clorador de tabletas, el dosificador de píldoras,que puede suministrar hipoclorito de calcio directamente en pozos profundos o tanques

a una velocidad constante que puede regularse. Las píldoras al sumergirse se disuelvenlentamente proporcionando un cloro residual razonablemente constante. Estosdosificadores son sumamente útiles para pozos y tanques contaminados conmicroorganismos patógenos. Requiere agua con turbiedad debajo de 5 UNT. No es aptopara suministros intermitentes.

Fig. 16. Dosificadores por erosión detabletas.



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b. Requisitoso Estos dispositivos no requieren energía, son sencillos de operar y facilita la

dosificación porque las tabletas tienen una concentración constante de cloro.

c. Rango de aplicacióno Para caudales entre 0.1 a 20 lt/so Turbiedad < 5 UNTo No deberá haber interrupciones prolongadas en el suministro de agua.o Acceso a las tabletas de calcio.


o La instalación de esta clase de dispositivos de dosificación requiere unadiestramiento especializado mínimo.

o En la mayoría de los casos se puede adiestrar a un operador con conocimientos

básicos de plomería y tuberías.o Aunque los dispositivos de dosificación están hechos de materiales no corrosivos

y no tienen partes móviles, es preciso prestar atención a las instrucciones delfabricante para asegurar la durabilidad y una operación adecuada de acuerdo conlas especificaciones.

o También se debe prestar atención a la temperatura de trabajo, ya que lasolubilidad de las tabletas depende en general de la temperatura del agua.

Fig. 17. Aplicación de los dosificadores



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Fuera de la energía hidráulica necesaria para que corra el agua a través del dosificador porerosión de tabletas, no se requiere de energía adicional. Este tipo de dosificador de cloroofrece mucha flexibilidad, tanto en cuanto a la cantidad de cloro como a la ubicación de lospuntos de aplicación. Para abastecimientos más grandes pueden usarse varios dosificadores.

Instalaciones típicas

6.5 Difusión(Flujo difusión)

a. Descripción

Dispositivo construido con material d PVC

b. Requisitos

o Estos dispositivos no requieren energía, sonsencillos de operar y mantener


o Para caudales comprendidos entre 0,2 a 0,35 lt/s.


o El hipoclorador de flujo difusión se instala en el

interior del reservorio cerca del tubo de entrada ysalida a 30 cm. de distancia y a un nivel adecuadodel nivel de piso para que el hipoclorador estesiempre por debajo del nivel de agua, con lafinalidad de que el dispositivo este en constante movimiento y deje salir el cloroen proporción adecuada. Ver esquema de instalación

o Durante el proceso de instalación es necesario tomar muestras de agua, con uncomparador de cloro y utilizar pastillas de DPD-1, a fin de comprobar la cantidadde cloro residual que existe en el reservorio y en las conexiones domiciliarias dela red de distribución

Fig. 18. Instalación del dosificador de tabletas

Fig. 19. Hipoclorador



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7 Bibliografía

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Reiff, F.; Disinfection practices in developing areas ; trabajo presentado en el CursoNSF sobre Desinfección de Aguas en Washington DC (1998)

Reiff, F.;Witt, V.; Guía para la selección y aplicación de tecnologías de desinfección

del agua para consumo humano en pueblos pequeños y comunidades rurales en América Latina y el Caribe ; Documento OPS/OMS, Serie Técnica No. 30 (1995)

Rojas, R., Guevara, S.; Celdas electrolíticas para producción in situ de Hipoclorito de Sodio ; Publicación CEPIS/GTZ (1999)

Solsona, F.; Investigación sobre desinfección de agua para abastecimientos rurales en Argentina , Trabajo presentado en la Publicación CEPIS “Investigación sobreDesinfección de agua en abastecimientos rurales” (1983)

OMS/OPS/Ministerio Salud Pública Guatemala, Inventario de tecnologías de agua y

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OPS/OMS- COSUDE. Aplicación de la desinfección por goteo en la comunidad

rural de Conchamarca, Huánuco-Perú Informe técnico . CEPIS - UNATSABAR2001

Fig. 20. Esquema de instalación del Hipoclorador por difusión



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SUNASS/JICA/GTZ, Control de la calidad del agua - Curso nacional de

entrenamiento en control de calidad de agua en sistemas de agua potable . Perú(2003)

Erico Navarro, Guía para la implementación de proyectos de agua y saneamiento en

el área rural PNUD/PAS Banco Mundial - OMS/OPS/CEPIS (1999)

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básico rural. Compendio de experiencias y evaluaciones de proyectos en Bolivi a,

Ecuador y Perú. PNUD/PAS Banco Mundial - OMS/OPS/CEPIS .Bolivia 1999

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