PROYECTO Construcción de un Biodigestor, Finca Buena Vista Comunidad El Tepeyac, Municipio de San Ramón, Departamento de Matagalpa., II Semestre 2007.
Elaborado por:
Br.Dorving Rodríguez Hernández Br.Harvey Montoya Rosales. Br.Bismar Arceda
Tutor:-
Ing: Ruth Maria Mercado Garcia
Fecha de presentación: 11 DE Octubre del 2007.
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INDICE
CONTENIDO
PAG
- Resumen
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- I-
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Descripción del Proyecto
- II- Análisis técnico
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2.1- Diseño de un biodigestor Rectangular
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2.2- Construcción del biodigestor
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2.3- Preparación del plástico
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- III- Análisis financiero
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3.1- Materiales de construcción
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3.2- Costo total de la construcción del biodigestor
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3.3- Flujo Neto
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- IV- Impacto Socio Ambiental
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- V- Estrategia del Proyecto
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5.1- Cronograma de actividades -VI- Bibliografía
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RESUMEN En el año 2005 se introdujo el sistema de explotación pecuaria en la finca Buena Vista, Propiedad de la UNAN-CUR, Matagalpa con el objetivo de reproducir el hato ganadero. La zona presenta condiciones edafoclimaticas para el desarrollo de estas especies, pero con un manejo inadecuado puede ocasionar un desequilibrio ambiental ocasionando contaminación en los recursos naturales, en la planificación del sistema de explotación no se visualizo la utilización del estiércol Bovino. Analizando, lo anteriormente planteado, nace la motivación de parte de los actores de este Proyecto de construir un Biodigestor en finca Buena Vista CUR Matagalpa, dando un mejor manejo al estiércol producido por el ganado bovino, 26 cabezas, al mismo tiempo se evitara el consumo de leña y por ende una mejor protección a las áreas forestales existentes en la finca. Este proyecto genera una alternativa para controlar los problemas de contaminación, provocados por las aguas residuales que contienen excretas y así evitar enfermedades en plantas, animales y el mismo hombre. Se pretende con la construcción de este Biodigestor (3 mt de largo, 1.5 mt de ancho y 1.9 de profundidad) sirva como un modelo en la finca y despertar el interés en otras fincas cercanas que tengan ganado bovino, ya que es un método eficiente y de bajo costo para la producción de energía limpia y renovable con un equilibrio ambiental El costo total del proyecto en moneda norteamericana es de U$ 1,059.60 (Mil cincuenta y nueve dólares con 60/100).
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I- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO. Uno de los grandes beneficios del Biodigestor en la finca buena Vista será la producción de biogás que será utilizado para la elaboración de los alimentos de consumo humano y como sub. Producto del proceso un liquido llamado Efluente que sirve como fertilizante orgánico el cual es de inmediata utilidad para los cultivos como maíz – fríjol y el mismo pasto que es utilizado para la alimentación del ganado bovino. La construcción de este Biodigestor en la finca buena vista nace a partir del uso inadecuado del estiércol producido por el ganado bovino donde actualmente existen 26 cabezas de ganado Según cvc et.al…1987 “cada bovino para carne o doble propósito produce 6kg/100kg de peso vivo de estiércol”, con la construcción de este Biodigestor se le dará uso al estiércol produciendo gas para la elaboración de alimento de consumo humano y sus derivados para los cultivos de la finca, y de esta manera evitar la tala de árboles y contaminación de los recursos naturales existentes. La metodología que se va utilizar para la ejecución del proyecto de la construcción del Biodigestor es la siguiente:
Teniendo ya lista la fosa y las cajas de entrada y se procede a instalar el Biodigestor.
Previamente se coloca el plástico en un lugar liso y sin peligro de daño, se trazaran dos líneas de 1 metro de los extremos hacia adentro y a la mitad de la longitud.
Desde la parte interna del plástico se hace un orificio de ¾ de pulgadas (se perforan las dos capas de plástico) y desde el exterior, por el orificio, se introduce un extremo de tubo pvc con rosca de 1 pulgada.
Luego se procede a instalar el Biodigestor en la fosa atando, con las fajas de neumáticos, los extremos del tubo plástico del Biodigestor a los tubos de pvc de las cajas de entrada y salida, doblando para ello el plástico en pliegues. Una vez hecho esto, se procede a conectar el Biodigestor con el reservorio donde se almacenara el gas producido
Una vez ya instalado el Biodigestor el trabajo principal es cargado con estiércol diariamente hasta que empiece a la producción de gas, la que la que puede darse entre 20 a 60 días dependiendo de la cantidad y el tipo de estiércol adicionado. Es muy importante mantener la cerca de protección en buen estado para evitar que entren animales como gallinas, perros, gatos o vacas y dañen el plástico .En cuanto al manejo diario, lo mas importante a tener en cuenta es que el Biodigestor debe entrar solamente estiércol u otro producto biodegradable de ninguna manera pueden entrar al biodigetor objetos como piedras, vidrios y plásticos que puedan romper el plástico Una vez el biodigestor ya instalado empezará a funcionar después de 30 a 35 días de iniciada la carga diaria de la bolsa o campana, puede esperar la producción de biogás, l a cual puede llegar a 900 litros diarios, teniendo un consumo por lo menos de 150 litros por hora, se logra que el biogás producido permita cocinar por lo menos 6 horas diarias
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II- ANALISIS TECNICO Este es un biodigestor con diseño rectangular para tener una idea básica de su concepto. En el dibujo, A representa el tanque donde se va a digerir la mezcla de agua y estiércol.(figura 2.1) Cuando uno está trabajando con el estiércol de vacas en un biodigestor de este tamaño (1.9 metros de profundidad X 1.5 metros de ancho X 3 metros de largo), hay que echarle 10 galones de agua y 5 galones de estiércol cada día. Se usa más agua para el ganado vacuno porque son rumiantes y los pastos en los desechos necesitan más agua para digerirse. Entonces, hay que tener en cuenta que para ganado vacuno que se alimenta de grano probablemente va a tener desecho más favorable a la digestión con la proporción de agua y desechos de 1:1. En el dibujo, B y C representan el tubo de entrada y el tubo de salida respectivamente. El tubo de entrada debe entrar el tanque cerca del fondo, y el tubo de salida debe entrar en el tanque justo por debajo de la primeras fila de ladrillos. D y E representan la pila de carga y la pila de descarga respectivamente. La pila de carga debe tener un volumen mayor de 15 galones para poder mezclar el agua con los desechos antes de ingresar la mezcla al tanque. También, en el dibujo los círculos verdes representan los pines que van a sostener el marco del plástico en el caso de una bajada en el nivel de la mezcla en el tanque. Los círculos morados
representan los ganchos que van a estar contra el marco del plástico mientras que intenta flotarse hasta la superficie. Los tubos con curvas que están en los dos lados del tanque son los tubos por los cuales pasa la soga delgada que es para mezclar el contenido del tanque para que no se forme una capa sólida por la superficie que puede ahogar a las bacterias que digieren adentro. Atados a esta soga estarán desde 3 hasta 5 envases (un galón cada uno) llenos hasta la mitad con arena que van a ayudar a batir la mezcla. En el dibujo, la raya amarilla suspendida representa el nivel de la mezcla líquida dentro del tanque. Nótese que el nivel está parejo con el nivel del tubo de salida. Esta pared es importante porque cada día, cuando se echa la mezcla, el mismo volumen debe salir del tubo de salida que entró por la pila de carga. Este líquido que sale de la salida se recoge en un balde (pila de descarga) para echar a cualquier planta como fertilizante. La bolsa negra sobre el tanque es el plástico y su marco que se intenta flotar, se acomoda contra los ganchos y que coge el biogás que se escapa de la superficie de la mezcla. Las flechas representan el biogás que luego se escapa por el hoyo en el medio del plástico y se va por el tubo PVC hasta la cocina donde se quema para cocinar. Ver.Fig.1
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2.1- Diseño de un Biodigestor Rectangular.
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Nota:
A: Representa el tanque donde se va a digerir la mezcla de agua y estiércol.
B-C: Representan el tubo de entrada y el tubo de salida respectivamente.
D-E Representan la pila de carga y la pila de descarga respectivamente. Los círculos verdes representan los pines que van a sostener el marco del plástico
Los círculos morados representan los ganchos que van a estar contra el marco del plástico. Los tubos con curvas que están en los dos lados del tanque son los tubos por los cuales pasa la soga delgada que es para mezclar el contenido del tanque
La raya amarilla suspendida representa el nivel de la mezcla líquida dentro del tanque.
La bolsa negra sobre el tanque es el plástico Las flechas representan el biogás
2.2- construcción del biodigestor. Para construir un biodigestor de esta clase, hay que cavar el hueco primero. El hueco debe ser de 1.5 metros de ancho, 1.3 metros de hondo (con las filas de ladrillos, hay 1.9 metros de hondo en total) y 3 metros de largo (o más si puede abastecer un tanque más grande). Luego, hay que cavar las dos zanjas, una para el tubo de entrada y otra para el tubo de salida. La zanja de entrada se debe cavar a un ángulo de unos 45°, entrando el tanque sea posible del fondo, dejando no más de 30 centímetros entre el punto de la entrada y el fondo del tanque. El tubo de entrada debe estar por encima del tanque por lo menos unos 70 centímetros. El tubo de salida se debe cavar a un ángulo de 30° con la zanja entrando el tanque no por debajo de 30 centímetros desde la cima del hueco de 1.3 metros. También, con el tubo de salida, hay que dejar una saliente de tubo que va 40 centímetros sobre el nivel del tanque para ser cortado más después hay que ajustar el nivel del líquido dentro del tanque. Luego, hay que hacer las paredes de cemento. La cantidad de materiales puede variar. Porque hay gente que usa diferentes proporciones de cemento, arena y piedra para hacer la mezcla. Actualmente se esta usando 11 quintales de cemento, 1 1/2 metros de arena y 1 metro de piedra para hacer las paredes y para poner las filas de ladrillos de cuarterón. Cuando estén listas las paredes, procede a pegar las filas de ladrillos, por la orilla del tanque. En la primera fila se pone un pin por cada dos filas de ladrillos en medio de lo alto del ladrillo. Los pines deben meterse unas 2-3 pulgadas para poder sostener el marco del plástico en el caso que se baje el nivel del contenido del tanque. Mientras que pone la primera fila, se puede meter los tubos para la soga para mezclar por debajo de los ladrillos en el medio de cada uno de los dos lados más cortos del tanque. Luego, en la segunda fila de ladrillos, hay que meter un gancho en cada espacio entre los ladrillos, por cada lado del tanque. Después de poner la tercera fila de ladrillos, lo único que queda para hacer el tanque es el piso que puede ser de la misma mezcla de cemento que se usó para las paredes, requiriendo más o menos un quintal de cemento.
Ahora que se tiene listo el tanque, se realiza la casa que va a proteger el biodigestor. Tomando en cuenta la importante cubrir el tanque completamente y hasta un poco más para evitar que se meta agua en el tanque que puede diluir la mezcla que está adentro, tanto como contacto directo con rayos de sol que pueden hacer daño al plástico.
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Otra parte que se puede hacer en este momento es la pila de carga y salida. Esto es algo que también se puede hacer con los materiales que mejor le convengan. Va a necesitar algo para tapar el hueco del tubo de entrada para poder mezclar el agua y el estiércol. Se puede meter algo para tapar el hueco, pero hay que tener una cadena o una soga atada para no tener que meter la mano en la mezcla para introducir el líquido al tanque. Otra forma de hacerlo que tal vez sea mejor es de ponerle una llave de paso al tubo de entrada para poder tenerlo cerrado mientras que se mezcla el líquido.
2.3-Preparación del plástico. Ahora se procede a preparar el plástico para poner sobre el tanque. Primero, hay que poner el plástico en un piso plano y limpio. (Piedras y otra basura pueden hacer daño al plástico. Cuando el plástico esté en el piso y cortado a las dimensiones de 5.5 metros por 2.8 metros, se marcar una línea de 20 centímetros dentro del plástico a lo largo del su horilla luego, corte cuatro formas pentagonales en cada una de las cuatro esquinas. Cada lado de los pentágonos debe medir unos 10 centímetros. Se Guardan estos pedazos para utilizarse más tarde. Luego, se utiliza el pegamento para tubo PVC para pegar las orillas del plástico parejamente con la raya que ya se hizo de 20 centímetros adentro. Esto va a formar unos bolsillos por las orillas con unos huecos en cada esquina donde se van a meter los tubos para formar el marco del plástico. Luego, se realiza un hueco pequeño en el medio del plástico. Para hacer esto hay que doblar el plástico como una cobija unas dos veces. (El resultado será un plástico que es cuatro pedazos de grueso) Luego, en la esquina que corresponde al puro medio del plástico, hay que cortar un poco en la punta. Se Desdobla el plástico y se verá un hoyo muy pequeño en el medio del plástico. Luego, se toma dos de los pentágonos de antes y se cortan para ser dos cuadrados con los lados de 10 centímetros. Se hace un hueco igual que el hueco en el plástico en e medio de cada uno de los dos cuadrados. Luego, usando el pegamento PVC, se pegan los cuadrados al plástico, uno por un lado y el otro por el otro lado. Estos cuadrados van a evitar que se rompa el plástico en este punto más vulnerable. Luego, en por el lado del plástico que se escoja por la parte abajo, ponga una arandela y luego un adaptador hembra. Por el otro lado, la parte de arriba, ponga otra arandela y un adaptador macho que va a conectarse con la hembra y, por el otro lado, con el tubo PVC de 1/2" dentro del cual se va el biogás para la cocina.
Ahora se puede preparar el marco de tubo PVC de 1/2" que sostiene dentro de la orilla del tanque el plástico que ya se ha preparado. Para hacer esto hay que cortar los cuatro lados del marco para caber dentro de las filas de ladrillos. Los cuatros lados se van a conectar a cuatro codos para ser un solo marco; entonces, hay que tomarlos en cuenta cuando se miden los lados del marco. Ya cuando estén cortados los tubos, se puede meter por los bolsillos ya hechos en las orillas del plástico. Luego, hay que conectar los codos a las cuatro esquinas para terminar el marco. Ahora se puede acomodar el marco por debajo de los ganchos. Luego, se puede conectar un pedazo de tubo al adaptador que está en medio del plástico. Si se necesita, poner un codo para guiar el biogás en una dirección predilecta para ir a la cocina. Ahora, a poca distancia del biodigestor pero todavía dentro de la casa del biodigestor. Se tiene que poner un sello de agua dentro de una botella de Coca-Cola por si se infla demasiado la bolsa, el agua tiene donde emitir la presión excesiva. Hay que meter un tubo por lo menos dos pulgadas por debajo de la superficie del agua dentro de la botella. Luego, hay que poner una llave de paso para cerrar el biogás cuando hay un periodo prolongado sin uso. Luego, hay que ponerle a la tubería un tubo de 1" suficientemente largo para meterle 3 o cuatro pedazos de alambrina. Esto va a ser el filtro que quita eso del biogás que puede manchar las ollas de la cocina. Luego, hay que ponerle otra vez la tubería de 1/2" para pasar el biogás hasta la cocina. Ya cuando el tubo alcance la cocina, se tendrá que hacer la conexión a la plantilla que tiene. Cuando se tenga los tubos conectados, podemos subir el nivel del agua unos 15 centímetros por
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encima de los ganchos del tanque. También, se puede echarle al tanque la mezcla de agua y desechos animales en las proporciones ya indicadas. El tanque va acumulando y digiriendo los desechos animales, y dentro de unos tres semanas de cuidado continuo, va a tener buena producción de biogás para empezar a cocinar con su nuevo biodigestor.
Una vez ya construido el biodigestor los insumos que se necesitaran para la producción de biogás será estiércol 45 sacos, sacando una relación de 2:1(es decir por cada 2 kg. de estiércol de bovino se utiliza un litro de agua) donde el primer año se necesitara mayor cantidad de estiércol y por ende mayor cantidad de agua.
III- ANALISIS FINANCIERO 3.1- Materiales de Construcción. Actividades iniciales para la construcción de un Biodigestor. Actividades
Mes
Visita a la finca Diagnostico Definir el lugar
Marzo Abril Abril
Formulación del proyecto Cotización de precios Compra de materiales
Días / hombre
Costo unitario
Costo
2 2 2
C$ 60.00 C$ 175.00 C$ 60.00
C$ 120.00 C$ 350.00 C$ 120.00
Abril-mayo
3
C$ 834.00
C$ 2,502.00
Junio junio
2 1
C$ 60.00 C$ 100.00
C$ 120.00 C$ 400.00
Total C$ Total U$
C$ 3,612.00 U$ 193.67
T/c 18.65
Materiales para construcción del Biodigestor Concepto Mat. de construcción Hierro de 3/8 Hierro de ¼ Ladrillo cuarterón Arena Piedrín Cemento Alambre de amarre Tubo pvc ½ pulg. Tubo pvc 3” pulg. Codo 3”pulg. Plástico salinero Accesorio pvc cocina Madera 5vrs Tapón liso 3” Pegamento pvc
Sub. total C$ Sub. total U$
cantidad 1½ ½ qq 660 1½m ½m 11 5lbr 6 1 1 1 1 4 1 1
Costo unitario C$ 780.00 710.00 1.20 350.00 500.00 121.50 12.00 39.00 185.00 48.00 910.00 449.00 210.00 39.00 200.00
Costo totalC$ 1,170.00 355.00 792.00 525.00 250.00 1,336.50 60.00 234.00 185.00 48.00 910.00 449.00 840.00 39.00 200.00 C$ 7,393.50
U$ 396.43 9
Const. De la casa de protección Materiales Madera 2” x 4” Madera 1” x 4” Madera 1” x 2” Clavos 4” Clavos 2 ½ “ Clavos de Zinc Zinc
6 reglones 4 reglones 2 reglones 2 lbr 6 lbr 2lbr 3 laminas
65.00 70.00 35.00 11.50 12.50 15.00 238.00
390.00 280.00 70.00 23.00 69.00 30.00 714.00
Sub. total C$ Sub. total U$ Total C$ Total U$
C$ 1,576.00
$ 84.50 C$ 8,969.50 U$ 480.93
Costo de complementos para la construcción de un biodigestor Actividad
Dias/trabajados por hombre
Mes
Limpieza lugar Cavacion hueco Armado de hierro Pegado de ladrillo Repello Afinado Embaldosado fondo Construcción de la caja de entrada y salida Construcción de la casa de protección del Biodigestor
Costo días trabajados C$
Julio Julio Julio Julio Julio Julio Julio
1 3 1 3 2 2 2
40.00 600.00 150.00 690.00 460.00 460.00 230.00
Julio
2 3
460.00
Julio
690.00
Total C$ Total U$
C$ 3,780.00 $ 202.68
Costo de transporte para construcción de un Biodigestor Descripción
Unid, medida
Transporte materiales y viajes accesorios
Cantidad Valor unitario C$ 4
Costo total C$
600.00
Total C$ Total U$
2400.00
C$ 2,400.00
U$ 128.69
Costo de asesorìa de la construcción y utilización del biodigestor Descripción Asesoría para la construcción Asesoría de la utilización
Total C$ Total U$
Unidad de medida
Costo C$
1 1
2 -------
500.00 500.00
C$ 1,000.00
U$
53.62
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3.2- Costo total de la construcción del biodigestor. Descripción
Costo total
Actividades de complemento
C$ 3,612.00
Materiales cuadro
C$ 8,969.50
Mano de obra
C$ 3,780.00
Asistencia técnica
C$ 1,000.00
Transporte
C$ 2,400.00
Total C$
C$ 19,761.50
Total U$
C$ 1,059.60
Nota: La taza de cambio que se utilizo es de 18.65 córdobas por cada dólar.
3.3- Flujo Neto. Concepto
0
1
Años (en C$) 2 3
4
5
Egresos Inversión Inicial Construcción de Biodigestor
C$ 19,761.50
Costo de Operación Estiércol Bovino Agua Mantenimiento
1,285.00 360.00 960.00
845.00 360.00 960.00
845.00 360.00 960.00
845.00 360.00 960.00
845.00 360.00 960.00
2,605.00
2,165.00
2,165.00
2,165.00
2,165.00
Venta de Gas Venta de Liquido Efluente
7,300.00 120.00
7,300.00 120.00
7,300.00 120.00
7,300.00 120.00
7,300.00 120.00
Ingresos Total
7,420.00
7,420.00
7,420.00
7,420.00
7,420.00
4,815.00
5,255.00
5,255.00
5,255.00
5,255.00
Egresos Total
C$ 19,761.50
Ingresos
Flujo Neto C$ Periodo de Recuperación de la Inversión (PRI)
- 19,761.50 3.23 años
Nota:- 45 sacos de estiércol de inicio a C$ 28.55 cada uno. Venta de gas, se tomo el precio de un tanque de gas propano Liquido Efluente C$ 10.00 el litro.
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IV- IMPACTO SOCIAL Y AMBIENTAL. Unos de los beneficios ambientales que trae la construcción del biodigestor, es la reducción del uso de leña y carbón vegetal, la utilización del liquido Efluente como biofertilizante para los cultivos y minoriza la carga de trabajo físico especialmente mujeres y niños. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena parte del mismo presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. El efluente es mucho menos oloroso, peligroso y contaminante, siendo aun mucho más rentable económicamente al entrar en un mercado de productos orgánicos, que es la visión de sostenibilidad económica de estos sistemas.
V- ESTRATEGIA DEL PROYECTO La Finca Buena Vista esta ubicada en La comunidad Santa Emilia del municipio de San Ramón, departamento de Matagalpa esta ubicada a 20 Km. de la cabecera departamental .Entre las principales actividades que se realizan en esta comunidad están las siguientes: producción de granos básicos, hortalizas, producción de café, cacao,y musáceas, se dedican también a la explotación pecuaria entre otras actividades. La finca tiene una extensión aproximada de 21 Ha de tierra ubicada geográficamente a 13º00’18’’ latitud norte y 85º05’02’’ longitud oeste aproximadamente a una altura de 800 msnm y 20 km de la ciudad de Matagalpa políticamente se encuentra en la comarca Yasica Norte municipio de San Ramón departamento de Matagalpa.
Con la construcción del Biodigestor proporcionara una mejor infraestructura para la unidad de producción y por consiguiente beneficiara a la familia que se encuentra en la finca .
5.1- Cronograma de actividades Actividades generales para la construcción de un biodigestor .
Actividades
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sept
Oct
Nov
Visita a la Finca Diagnostico Formulación del proyecto Diseño del Biodigestor Cotización de precios Compra de materiales Transporte de materiales Construcción Biodigestor Asistencia (capacitacion)
del técnica
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VI- Bibliografía
Costa Rica Rural, (s/f). Biodigestor: Construcción & Diseño (en línea). Consultado 10 May. 2007. Disponible en http://www.ruralcostarica.com/biodigestor-2.html
Rojas, Jairo; Fernández , Carmen(2002) Principales características Agroecológicas de la finca ``CUR-Matagalpa``,Santa Emilia, municipio de San Ramón, primer semestre .
Construcción y uso de biodigestores tubulares plásticos Guía Técnica No.7 Managua ,Nicaragua 2005.
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