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EL CLORADOR - CTI 8

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UN APARATO PARA DESINFECTAR AGUA POTABLEEN SISTEMAS DE MINI ACUEDUCTO POR GRAVEDAD

MANUAL DE INFORMACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

por

Fred Jacob y Charles Taflin de CTI –Compatible Technology International

El Clorador CTI 8 es un aparato para desinfectar agua potable en sistemas de mini acueducto por gravedad. El CTI 8 es de bajo costo, de mantenimiento mínimo, y no usa

electricidad. El aparato subministra una dosis de cloro constante, lo cual elimina parásitos y bacterias eliminando enfermedades como el cólera y la hepatitis.

INFORMACIÓN DE CONTACTOCTI-LOS ESTADOS UNIDOS:

Correo electrónico: cti@compatibletechnology.org

Internet: compatibletechnology.orgTeléfono: 651-632-3912

Fax: 651-204-9033

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I: Revisión general del clorador Página1. COMPATIBLE TECHNOLOGY INTERNATIONAL (CTI) Y EL PROYECTO CLORADOR...........................................................42. AGUA CONTAMINADA RELACIONADA CON

ENFERMEDADES.............................................................................43. DESINFECTANDO AGUA POTABLE EN SISTEMAS DE MINI ACUEDUCTO POR GRAVEDAD EN COMUNIDADES RURALES A TRAVÉS DE LA CLORACIÓN.................................54. EL USO DE CLORO .........................................................................55. CRITERIOS PARA LA INSTALACIÓN / E INFORMACIÓN

TÉCNICA............................................................................................6-8A. CRITERIOS TÉCNICOSB. CRITERIOS NO TÉCNICOS

II. Modo de Ensamble e Instalación1. El CLORADOR

Figura 1. Vista Externa..................................................................8Figura 2. Visto Interno...................................................................9Figura 3. Reguladores de Flujo.....................................................10Figura 4. Tubo de Alimentación....................................................11Figura 5. Instalación completa.......................................................12Figura 6. Operación.......................................................................13

2. CONTROLANDO LA DOSIS DE CLORO.......................................143. MANTENIMIENTO............................................................................144. HERRAMIENTAS Y MATERIALES................................................155. LISTA DE CHEQUEO.......................................................................15-16 6. INFORMACIÓN DE LAS EXPERIENCIAS DEL CAMPO.............167. RECONOCIMIENTOS.......................................................................17

Fotos....................................................................................................................18-21

Plantillas.............................................................................................................22-24

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1. Compatible Technology International (CTI) y el Proyecto CloradorCTI es una Organización No Gubernamental, sin fines de lucro con sede en Saint Paul, Minnesota, USA con una historia de veinte cinco años trabajando en tecnología apropiada en todas partes del mundo. La visión y la misión de CTI son de inventar y compartir tecnología sencilla y sostenible para mejorar el agua y la alimentación para mejorar las condiciones de vida para la gente.

Actualmente CTI apoya proyectos en diez países de nivel mundial, incluyendo la África, el Caribe, la India, y en Centro América. Estos proyectos incluyen el tratamiento de agua, aparatos solares para cocinar, molinos para moler granos básicos y nueces, estufas de ahorra leña, y métodos para preservar granos post cosecha.

Durante el año 2001 con el apoyo económico de una organización estadounidense The Lilly Family Foundation, CTI inició un proyecto piloto en Nicaragua, Centro América. La buena cooperación entre CTI y el Ministerio de Agua (ENACAL), específicamente la División de Operación y Mantenimiento (UNOM), dio la oportunidad a los técnicos de UNOM de aprender la construcción y operación del clorador, el CTI 8. Este entrenamiento les capacitó de supervisar talleres del nivel comunitario para instalar veinte un cloradores en sistemas de mini acueducto por gravedad en los Departamentos norteños de Nicaragua, que se llama Jinotega y Matagalpa.

Los resultados del proyecto piloto, y los datos de los veintiún sistemas funcionando por tres años, indicaron que los cloradores funcionan como deben, entregando una dosis de cloro constante y adentro de las normas establecidas por las agencias de agua y salud nacionales e internacionales. Estas pruebas del campo indicaron que la dosis de cloro es ajustable, los costos básicos son aceptables para las comunidades rurales, y las comunidades han estado satisfechas con los resultados del funcionamiento del clorador.

2. AGUA CONTAMINADA RELACIONADA CON ENFERMEDADESEstadísticas de morbilidad y mortalidad infantil en países en vía de desarrollo, indican que la diarrea causada por aguas contaminadas es una de las frecuentes causas de enfermedades y muertes en niños menores de cinco años de edad. “Cada día enfermedades diarreicas causan 6,000 (seis mil) muertes a escala mundial, más que todo en los niños menores de cinco años de edad. Más de 2.2 millones de personas, primariamente en países en vía de desarrollo, mueren cada año de enfermedades causadas por agua contaminada”.1

1 Departamento de Divulgación Publico de las Naciones Unidas “Esquema de Trabajo de Agua y Saneamiento”, 2003

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3. DESINFECTANDO AGUA EN SISTEMAS DE MINI-ACUEDUCTO POR GRAVEDAD EN COMUNIDADES RURALES A TRAVÉS DE LA CLORACIÓN

El Clorador CTI 8, es un aparato de bajo costo, que requiere mantenimiento mínimo, que puede ser reparado con materiales locales, y no requiere electricidad para su funcionamiento. Tiene la capacidad de clorar el agua erradicando micro organismos causales de enfermedades que se encuentra en la mayoría de sistemas rurales de agua potable. El CTI 8 logra desinfección cuando el agua tiene contacto con pastillas sólidas de cloro, metido en un aparato hecho de tubos de PVC.

El clorador está construido de tubos de PVC-40 de 3” y de 4” (pulgadas) de diámetro, y una tablilla de PVC de ¼” de grueso, utilizando pastillas de cloro de 2 ½ ” pulgadas de diámetro / 6.35 cm. Con el tiempo hemos aprendido que se puede construir el clorador CTI 8 un en pocas horas utilizando herramientas sencillas. Instrucciones detalladas se encuentran en la última parte de este Manual sobre la construcción, instalación, y mantenimiento del CTI 8.

El CTI 8 fue desarrollado durante tres años de investigaciones, más tres años de pruebas del campo en veintiuna instalaciones en sistemas rurales en Nicaragua, y dos más cloradores instalados en Guatemala, dándole servicio a 7,000 (siete mil) habitantes. Los datos recabados de estas pruebas preliminares demuestran que el CTI 8, correctamente construido y utilizando las pastillas apropiadas, es un aparato de desinfección de agua que entrega una dosis de cloro apropiada y controlada, con mantenimiento mínimo, en sistemas de agua potable con poco flujo de agua hasta sistemas con un flujo mediano.

4. EL USO DE CLOROEl cloro ha sido el método preferido para la desinfección de agua potable porque tiene la ventaja de ser efectivo, barato, y disponible aún en lugares rurales. También tiene la ventaja de dejar un residuo que continua protegiendo el agua de la contaminación bacterial que queda en los tubos de distribución y actualmente es el único método de desinfección que logra la meta y que además es barato, eficaz, y disponible.

Debido a que el cloro es un oxidante tóxico si no se maneja adecuadamente, por lo cual debe ser manipulado con cuidado. La dosis de cloro debe ser monitoreada con frecuencia para asegurar que la dosis adecuada del cloro siempre se encuentre entre los rangos y normas establecidas.

5. CRITERIOS PARA LA INSTALACIÓN, E INFORMACIÓN TÉCNICA

A. CRITERIOS TÉCNICOS Antes que nada, se debe revisar el sistema candidato de agua

para saber si es apropiado para instalar el clorador CTI 8. El listado se encuentra en la última parte de este Manual.

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Se recomienda que representantes designados participen en un taller de capacitación. El taller es dirigido por una persona capacitada en la fabricación, mantenimiento, y monitoreo del cloro residual del CTI 8. El motivo del taller es de familiarizar a la comunidad con el manejo y mantenimiento del CTI 8.

El clorador CTI 8 puede tratar un sistema de mini acueducto por gravedad con un caudal entre 2 y 20 galones de agua por minuto (gpm.) Si la demanda de cloro necesaria para tratar el agua es mínima, el clorador puede tratar sistemas con flujos mayores de 20 gpm.

El sistema candidato de agua debe tener una fuente cerrada y un sistema de conducción cerrada. El clorador está diseñado para funcionar en sistemas cerrados, con una cantidad mínima de materia orgánica en el agua. Si hay un sistema de conducción abierta, el agua puede contener cantidades excesivas de materia orgánica que requiere filtración de arena y de piedrín antes de instalar el CTI 8. Los técnicos en Nicaragua y en Guatemala están actualmente probando el clorador en ocho sistemas abiertos, prefiltrados con piedra, piedrín, y arena. Hasta el momento, no hay suficientes datos de estos sistemas para determinar la efectividad del clorador en sistemas abiertos.

El clorador debe ser ubicado donde hay cero presión de agua (presión piezometrica) en la tubería. Se encuentra la presión piezometrica a cero donde la tubería de conducción llega al tanque de almacenamiento. Si hay una presión más grande que cero donde el clorador está instalado, el agua subirá en el tubo que contiene las pastillas de cloro, sumergiendo varias pastillas, descontrolando la dosis de cloro.

Cada sistema con un clorador instalado debe tener un aparato para medir el cloro. La dosis correcta de cloro se determina midiendo el cloro residual del agua que sale del clorador, y también en uno o dos puntos en la red de distribución. El clorímetro es un aparato barato y sencillo de operar, los resultados son confiables, y por este motivo su uso es recomendado. En Centro América es un requisito que cada clorador instalado está acompañado por un clorímetro. En todas las veintitrés instalaciones, el Comité de Agua Potable de la comunidad sabe como monitorear el cloro, y anotar los resultados en un libro que refleja los datos de todas las muestras.

El clorador debe estar ubicado en un lugar cerca de la comunidad por motivos de mantenimiento y monitoreo. CTI recomienda que el clorador debe estar revisado diario durante los primeros treinta días, y después de los treinta días una vez a la semana. Aun que el mantenimiento es mínimo, la experiencia nos

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ha enseñado que este nivel de monitoreo es importante para asegurar un funcionamiento optimo.

Instalación precisa es un componente importante para que el clorador funcione correctamente. Un técnico calificado o alguien capacitado en la operación y mantenimiento del aparato debe ayudar a la comunidad durante la instalación para asegurar que el CTI 8 está instalado correctamente. El cuerpo central del clorador está nivelado horizontalmente y verticalmente, y necesita ser resguardado en un registro de seguridad para protegerlo de animales y daños. El registro que protege el clorador debe dejar acceso a los componentes del CTI 8 para poder trabajar y darle mantenimiento. Hemos visto registros de protección hechos de bloques, hierro galvanizado, ladrillos y embaldosado con concreto.

B. CRITERIOS NO TÉCNICOS La motivación e interés de los usuarios en el clorador es de

vital importancia. Se necesita formar un Comité de Agua Potable (CAP) que sea constituido por personas de la propia comunidad, en el cual debe de haber la participación de un coordinador, tesorero, técnico o más personas. Aunque el clorador CTI 8 es sencillo, se requiere vigilancia para asegurar su funcionamiento optimo. El aparato trabaja bien cuando le da su mantenimiento, pero puede fallar sin atención.

Para asegurar funcionamiento de largo plazo, la comunidad que solicita un clorador debe mantener un fondo monetario. En las instalaciones en Nicaragua y en Guatemala, la comunidad acordó de pagar una cuota mensual por cada usuario. Este fondo sirve para comprar las pastillas de cloro, mantener el sistema de agua, y mantener el clorador.

Basado en los costos de los veinte tres sistemas actualmente funcionando en Centro América, el clorador CTI 8 puede ser fabricado e instalado por alrededor de $100.00 (cien dólares.) En una comunidad típica de 200 personas, el costo de operación queda entre $3 y $10 (tres y diez dólares), mensuales. Factores como la temperatura del agua, el nivel de contaminación, y flujo de agua afecta la cantidad de cloro que el aparato requiere.

Después de la instalación del CTI 8, se recomienda que los técnicos capacitados hagan visitas semanales durante los primeros tres meses. Tres años de experiencia instalando cloradores se llegó a la conclusión que la supervisión durante los primeros tres meses es un tiempo critico para asegurar la operación máxima. Este seguimiento es para asegurar que el clorador esté funcionando y la comunidad entienda como calibrar la dosis de cloro.

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II: MODO DE ENSAMBLE E INSTALACIÓN:

1. El CLORADOR (vista externa)Se puede ver el clorador CTI 8 en la figura #1. Está fabricado de PVC-40 de 4”,

tees, coples, y tablilla de plástico. Es fácil fabricar el clorador con herramientas sencillas, cemento de PVC, tornillos de acero inoxidable o espiches de PVC. El cuerpo central de la unidad está compuesto por una tee de PVC de 4” pulgadas de ancho, acoplada en su extremo vertical a un tubo de 30 cm de largo. A los extremos laterales se acopla al resto de la red, por medio de dos niples de 9 cm. y dos coples de 4”pulgadas, el cual forma el cuerpo central del clorador.

El tubo de alimentación de 3” pulgadas de diámetro, y 30 cm de largo que contiene las pastillas de cloro, está colocado adentro del tubo vertical. El tubo de alimentación está sostenido en la base en la tee de PVC por una tablilla de PVC de ¼” pulgada.

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VISTO INTERNO: Adentro de la tee, se encuentran dos reguladores; uno en la parte entrante, y otro en la parte salida. El que se encuentra en la parte entrante está constituido por una ranura de 2 cm de ancho por 8.8 cm de largo, el cual dirige el flujo de agua hacia a las pastillas y dos orificios en la parte baja cuya función es disolver cualesquiera remanente de las pastillas de cloro que se puede encontrar debajo de la plantilla. Para fabricar las piezas, se encuentra dibujos de tamaño actual en la última parte de este Manual.

FIGURA 3: REGULADORES DE FLUJOLa dirección del agua que entra el aparato está controlada por un regulador que

está ubicado entre el niple y el acople de entrada. El flujo de agua que sale del aparato esta controlado por un regulador puesto

entre el niple y el cople del lado saliente.

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FIGURA 4: EL TUBO DE ALIMENTACIÓN

El tubo de alimentación contiene las pastillas de cloro, y está hecho de un tubo de PVC de 3” pulgadas de diámetro, y de 13” pulgadas de largo que está diseñado con ranuras. Las ranuras permiten el contacto del agua con las pastillas de cloro. El tubo de alimentación está sostenido en la parte baja por un platillo de plástico, fijado con cemento de PVC y tornillos de acero inoxidable, o espiches de PVC. El modo de poner las pastillas en el tubo de alimentación debe ser horizontal.

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FIGURA 5. INSTALACIÓN COMPLETATiene que instalar el CTI 8 como se ve en la figura # 5. Para hacer más fácil el desarme, para darle mantenimiento, y para reponer las

piezas internas, es mejor no pegar las piezas con cemento de PVC. Pero por si acaso que haya fuga de agua y no hay otra manera de pararla, se puede pegar las uniones donde hay fuga con pegamento de PVC.

El mejor lugar para colocar el clorador es antes del tanque de almacenamiento, el cual ayudará al cloro para hacer su efecto de erradicar los patógenos en el sistema de agua. El cuerpo central tiene que ser nivelado horizontalmente, y el tubo de alimentación tiene que ser nivelado verticalmente. Instale un tubo que sirva como puente, para desviar el exceso de agua, y que va a lo largo del CTI 8.

Tiene que poner las válvulas o las llaves en sus lugares apropiados.Ahora puede instalar el aparato en la línea de conducción.

El mejor lugar para ubicar el CTI 8 está en el tubo de conducción cerca del tanque de almacenamiento.

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FIGURA 6: OPERACIÓN:

El agua llega al clorador por gravedad pasando por el regulador en la parte entrante, que guía el agua hacia las pastillas de cloro, y hacia al remanente de pastillas no diluidas. El agua hace contacto con las pastillas de cloro disolviendo el cloro, y el agua sale del aparato ya clorada. El regulador en la parte saliente sirve para controlar el nivel de agua en cuerpo central. Entre mayor es el flujo, mayor es la cantidad de agua en la unidad, entonces, más pastillas serán expuestas al agua. Es muy importante anotar que la dosis de cloro debe ser relativamente constante, no importando la cantidad de agua que pasa por el clorador.

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2. CONTROLANDO LA DOSIS DE CLORO:

La dosis de cloro se puede controlar de tres maneras:

1. Aumentando o bajando la cantidad de agua que entre el clorador con las llaves/ válvulas. Entre más agua entra, más será el requerimiento de cloro. Entre menos agua entra, menos será el requerimiento de cloro.

2. Para calibrar la necesidades de cloro en el sistema, se puede poner o quitar discos plásticos abajo del tubo de alimentación. Entre más discos plásticos, menos pastillas serán expuestas al contacto con el agua, y menos cloro entra el sistema. Entre menos discos de plástico, más pastillas estarán en contacto con el agua, aumentando la concentración de cloro.

3. Arreglando el tamaño de las ranuras de los reguladores entrantes y salientes.

3. MANTENIMIENTO:El clorador tiene que revisado frecuentemente para asegurar que las tabletas de

cloro no se estén pegando en el tubo de alimentación, y también para agregar tabletas cuando sea necesario. El tiempo que duran las tabletas depende del flujo de agua y de la demanda de cloro. Para calcular la cantidad necesaria, se utiliza la formula siguiente: con un flujo de 5 galones por minuto, y la demanda de cloro es 1mg/l litro, el sistema utilizará aproximadamente dos pastillas de 140 gramos por semana.

Cuando el tubo de alimentación es abierto para chequear la cantidad de pastillas de cloro, se recomienda dar un giro de 180 grados al tubo de alimentación, para presentar al flujo la parte restante no diluida de las pastillas.

Durante su tiempo de uso, el clorador puede acumular depósitos de impurezas lo cual disminuye el rendimiento del clorador. Por lo que se recomienda limpiar cada una de las piezas cada quincena.

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4. MATERIALES Y HERRAMIENTAS

Para construir un Clorador CTI 8 necesita:

Materiales:

Articulo CantidadTee de PVC 40, 4"x 4" 1Tubo de PVC 40, 4" 21"Coples de PVC 40, 4" 2Tapa de PVC 40, 4" 1Tubo de PVC 40, 3" 17"Tabla de PVC, ¼" 1,3 pie cuadradoCemento de PVC Lata pequeñaTornillos (para metal) de acero inoxidable, #4 x ½" 11

Herramientas:SierraSerrucho finoLimaPapel de LijaTaladroBrocas de 3/8" y 3/32"CincelNivel (para instalación)Desarmador

5. LISTA DE CHEQUEO PARA LA INSTALACIÓN DEL CLORADOR

La lista siguiente es para determinar si un sistema de agua es apropiado para la instalación de un clorador CTI 8.

Tipo de sistema: MAG (mini acueducto por gravedad.) El agua llega a la comunidad por medio de gravedad, en vez de ser bombeado.

Calidad de agua: Tiene que ser clara, no con sedimento. Si tiene sedimento el sistema necesita un sistema de filtración antes de pasar por el clorador, para obtener los mejores resultados en la cloración de agua.

Flujo de agua: El flujo de agua tiene que ser entre 2 y 10 galones por minuto (gpm.) Aún, un clorador puede funcionar en sistemas que tienen flujos hasta de 20 gpm, si no hay mucha demanda de cloro.

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Tanque de almacenamiento: El tanque de almacenamiento donde se va a instalar el clorador debe tener las siguientes características:

o El tubo de conducción debe entrar al tanque por arriba del nivel del agua.o Una compuerta de acceso para inspección las condiciones del tanque.o Un drenaje para vaciar y limpiar el tanque.o Debe estar ubicado en un lugar accesible a la comunidad

Presión de agua: La presión del agua del tubo de conducción que entra el tanque y donde se va a colocar el clorador, debe ser a cero. El tubo entrante debe ser nivelado o un poco inclinado hacia el tanque.

Personal de mantenimiento y operación: Personas que viven en la comunidad y que tienen la responsabilidad para mantener el sistema de agua, deben revisar el aparato periódicamente para asegurar que esté funcionando correctamente.

Pruebas de cloro: Un clorímetro para medir la cantidad de cloro saliendo del clorador debe estar disponible a la comunidad, y a las personas capacitadas en el uso del mismo.

6. INFORMACIÓN DE LAS EXPERIENCIAS DEL CAMPOLa información que sigue ha sido observada en las instalaciones en Nicaragua y en Guatemala.

En algunos casos el clorador ha sido instalado encima del tanque en vez de antes del tanque. Esta instalación requiere que el tubo de conducción de agua esté puesto también por encima del tanque. Dos de estas instalaciones se pueden ver en las fotos en la última parte del Manual.

En algunos casos sea encontró que la presión de agua era muy baja y no tenía suficiente fuerza para llenar el clorador. Por lo que se optó por instalar el clorador adentro del tanque de almacenamiento, para asegurar la cloración del agua. Ubicándolo cerca de la puerta de acceso para poder darle el mantenimiento adecuado.

En estos casos cuando es necesario instalarlo de esta manera, es absolutamente indispensable que el tubo de reboso esté puesto por debajo del nivel del clorador para evitar la posibilidad de que el clorador sea inunde. El tubo de reboso debe ser de un diámetro mayor que el tubo que trae el agua al tanque, y debe revisarlo para asegurarse que no se haya taponado.

En caso que el operador tenga que levantar las pastillas para disminuir el contacto de las pastillas de cloro con el agua, y que no tenga discos plásticos, se puede poner una piedra debajo de las pastillas.

Antes de instalar un clorador, se realiza un taller de capacitación en la comunidad. Estos talleres son normalmente realizados en la misma comunidad candidato, donde todos los participantes tienen la oportunidad de armar y desarmar el clorador. Estas experiencias nos han enseñado que los talleres de practica ayudan a la aceptación del clorador por parte de la comunidad.

Se han utilizado espiches de PVC para unir diferentes partes de los tubos de alimentación, en vez de utilizando tornillos de acero inoxidable.

Arena puede ser utilizada para nivelar el clorador, que parece ser da mejor resultados.

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7. RECONOCIMIENTOS

El desarrollo del clorador CTI 8 fue iniciado en la planta de tratamiento de aguas en la Empresa Regional de Agua de St. Paul, Minnesota, USA. Agradecemos al Gerente General y sus trabajadores quienes reconocieron el potencial de este aparato y quienes nos regalaron espacio en la planta y el tiempo de sus técnicos. También agradecemos de manera muy especial a todos trabajadores de los de la planta y del laboratorio que nos apoyaron para poder realizar pruebas de monitoreo con el clorador, y con sus buenas ideas para el diseño del aparato.

Las pruebas de campo fueron en comunidades rurales ubicadas cerca de Matagalpa, Nicaragua. La fabricación e instalación de los cloradores fue hecha por parte de los empleados de la Unidad de Operación y Mantenimiento (UNOM), una división del Ministerio de Agua (ENACAL.) Los técnicos de UNOM seleccionaron las comunidades, y aportaron su apoyo técnico, ideas nuevas, y talleres de capacitación en las comunidades seleccionadas.

El Ministerio de Salud de Matagalpa, (MINSA) aportó con parámetros de normas de pruebas de agua, y con clorímetros y materiales para las pruebas del campo.

El éxito del clorador está debido a la cooperación de los trabajadores de las dos organizaciones gubernamentales, UNOM y MINSA.

Queremos agradecer a Teresa Yamana, una estudiante de ingeniería de la universidad Massachusetts Institute of Technology, quien contribuyó mucho tiempo y esfuerzo al proyecto.

Sue Britt, un voluntario de CTI, dibujó la mayoría de los dibujos.Agradecemos al Dr. Jesús López, y a la Dra. Corina Jacob por editar este

documento.Agradecimiento especial a Ivan Lira, jefe de UNOM, y a Sergio Romero de

Epidemiología de MINSA Matagalpa, quienes mostraron esfuerzo y motivación superior a pesar de muchos obstáculos. Ellos han sido un componente esencial en el éxito de proyecto.

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