Valdiviezo Melisa_PID

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY 
Facultad de ingeniería 
 
 
INSTALACIONES 
Y 
CONTROL 
 
 
TRABAJO PRÁCTICO DE INVESTIGACIÓN N°9 
 
 
 
 
 
 
Alumna: 
 
VALDIVIEZO, Melisa Rocío 
 
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FALTA: UN TRANSMISOR DE NIVEL DE AGUA Y UN CONVERTIDOR DE PRESIÓN A 
SEÑAL ELÉCTRICA 
 
TRANSMISOR DE NIVEL DE AGUA: TRANSMISOR DE NIVEL RADAR FMCW / PARA 
AGUA / PARA AGUAS RESIDUALES / DE ACERO INOXIDABLE. OPTIWAVE 1400 
 
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https://www.ifm.com/ar/es/category/040/040_040/040_040_001?gclid=CjwKCAjwwYP2BRB
GEiwAkoBpArYegtB-sUkL825UYCfsWgyb6qNX-loUvxbEQ8G0IuO6xR_P5pxccRoCmK8QA
vD_BwE#!/S/BD/DM/1/D/0/F/0/T/24 
 
Medidor de nivel de radar (FMCW) para líquidos en la industria del agua y aguas residuales 
• Medida de nivel continua sin contacto en tanques, estaciones de bombeo, canales 
abiertos, etc. 
• Construcción robusta de acero inoxidable, resistente al agua (IP68) 
• Radar 24 GHz, antena elipsoidal PP 
• Rango de medida: 0…20 m 
 
El OPTIWAVE 1400 es un medidor de nivel radar (FMCW) 24 GHz a 2 hilos para líquidos en 
aplicaciones con agua y aguas residuales. Es apto para la medida de nivel continua sin 
contacto de agua de manantiales, ríos, lagos o del mar, así como de aguas pluviales, aguas 
residuales u otros líquidos en aplicaciones de almacenamiento. Este equipo cuenta con un 
alojamiento robusto de acero inoxidable y grado de protección IP68 para el uso en 
instalaciones al aire libre sujetas a inundación. 
 
Su comprobada antena elipsoidal de PP (polipropileno), con el menor ángulo de emisión 
(8°) que pueda hallarse en el mercado, asegura una medida de nivel precisa y fiable incluso 
en presencia de condensación, espuma o superficies agitadas. Estas características hacen 
de este equipo una alternativa más potente, pero a la vez rentable, a los medidores de nivel 
de radar ultrasónicos. El radar de nivel ofrece conexiones a proceso roscadas o con brida 
de baja presión, además de varios accesorios. 
Características destacadas del producto 
• A 2 hilos, con lazo de alimentación, con HART®7 
• Tecnología FMCW para una mayor resolución, como la nueva generación de 80 GHz 
• Antena elipsoidal PP comprobada, insensible a la condensación o depósitos 
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https://www.ifm.com/ar/es/category/040/040_040/040_040_001?gclid=CjwKCAjwwYP2BRBGEiwAkoBpArYegtB-sUkL825UYCfsWgyb6qNX-loUvxbEQ8G0IuO6xR_P5pxccRoCmK8QAvD_BwE#!/S/BD/DM/1/D/0/F/0/T/24
https://www.ifm.com/ar/es/category/040/040_040/040_040_001?gclid=CjwKCAjwwYP2BRBGEiwAkoBpArYegtB-sUkL825UYCfsWgyb6qNX-loUvxbEQ8G0IuO6xR_P5pxccRoCmK8QAvD_BwE#!/S/BD/DM/1/D/0/F/0/T/24
https://www.ifm.com/ar/es/category/040/040_040/040_040_001?gclid=CjwKCAjwwYP2BRBGEiwAkoBpArYegtB-sUkL825UYCfsWgyb6qNX-loUvxbEQ8G0IuO6xR_P5pxccRoCmK8QAvD_BwE#!/S/BD/DM/1/D/0/F/0/T/24
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• Ángulo de emisión estrecho (8°) para un enfoque preciso en el producto 
• Precisión de ±2 mm 
• Construcción robusta de acero inoxidable 
 
CONVERTIDOR DE PRESIÓN A SEÑAL ELÉCTRICA: CONVERTIDOR DE SEÑALES I/P 
TEIP11, TEIP11-PS 
https://search-ext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=OI%2FTEIP11%2FTEIP11-
PS-ES&LanguageCode=es&DocumentPartId=&Action=Launch 
 
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https://search-ext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=OI%2FTEIP11%2FTEIP11-PS-ES&LanguageCode=es&DocumentPartId=&Action=Launch
https://search-ext.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=OI%2FTEIP11%2FTEIP11-PS-ES&LanguageCode=es&DocumentPartId=&Action=Launch
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Carcasa de control para montaje en regleta 
La carcasa de control para montaje en regleta es la versión más sencilla y más económica 
del transmisor de señales. El montaje se realiza mediante un zócalo enchufable compatible 
con todas las regletas EN convencionales. La carcasa, dotada de una tapa de plástico, tiene 
el tipo de protección IP 20. 
Carcasa de control para montaje en bloque 
La carcasa de control para montaje en bloque se recomienda cuando se dispone de poco 
espacio y se deben montar muchos transmisores. Como particularidad de este modelo cabe 
destacar el suministro central de aire a través del bloque de conexiones y las válvulas de 
retención en las conexiones de admisión de aire de los transmisores de señales instalados. 
En los bloques de conexión necesitarios para el montaje en bloque, se pueden montar hasta 
4 transmisores de señales. Si es necesario, se pueden interconectar 2, 3 o hasta 4 bloques 
de conexión, de modo que se formen unidades de bloques con 4, 8, 12 o 16 transmisores 
de señales. Las válvulas de retención permiten que se puedan montar o desmontar 
transmisores de señales individuales durante el funcionamiento. 
Carcasa de campo 
La carcasa de campo está diseñada para montaje in situ o en campo libre. Las carcasas 
están disponibles en plástico IP 54, aluminio IP 65 y acero inoxidable IP 65, y son aptas 
para el montaje en pared o en tubo de 2". Una versión especial del transmisor de señales 
con carcasa de plástico permite el uso de gas inflamable en lugar de aire comprimido para 
el suministro de energía. 
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EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO 
El primer instrumento de este sistema de control es el transmisor de nivel, o "LT". El 
propósito de este dispositivo es detectar el nivel de agua en el tambor de vapor e informar 
("transmitir") esa medición al controlador en forma de señal. El caso analizado es un 
sistema de control del nivel de agua con lazo cerrado, se utiliza un transmisor de nivel DP 
de tipo electrónico. Tenemos que tener en cuenta que a medida que aumenta en el tanque 
el agua la señal que emite el transmisor de nivel también es mayor. La salida del transmisor 
de nivel estará en un rango de señal de 4 a 20mA y enviará esta señal al sistema de control 
(PLC/DCS). Como tenemos un control de nivel utilizaramos un controlador indicador de 
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nivel ("LIC", es una lógica en los sistemas PLC/DCS.), a este están conectados tanto el 
dispositivo de entrada (transmisor de nivel) y el dispositivo de salida (válvula de control). El 
propósito de este "LIC" es comparar la señal del transmisor de nivel con el set point (nivel 
de agua deseado) introducido por el operador, el controlador entonces genera una señal de 
salida de 4-20mA que le indica a la válvula de control que introduzca más o menos agua en 
la caldera para mantener el nivel de agua del tambor de vapor en el punto de ajuste. 
El lazo del sistema de control (válvula de control) es operado directamente por la salida de 
la señal de presión de aire del controlador, influye en el caudal de agua que entra en la 
caldera, regulando el flujo de agua más o menos según lo determinado por el controlador. 
Este tipo de válvula de control utiliza una membrana grande y un resorte grande para mover 
la válvula más abierta con más presión de señal y más cerrada con menos presión de señal. 
Como la salida del controlador es en forma de corriente, mientras que el control opera en 
forma neumática (presión), necesitamos un convertidor I/P (convertidor de corriente a 
presión) para convertirla señal de 4-20mA en una señal estándar equivalente de 3-15psi. 
Este convertidor I/P puede ser un dispositivo separado agregado entre el controlador y la 
válvula de control o puede ser colocado dentro de la válvula de control. Como está en modo 
automático la válvula de control se moverá a cualquier posición necesaria para mantener un 
nivel de agua constante en el tambor de vapor. 
 
 
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TUBERÍAS PARA CALDERAS 
 
Producto utilizado en mantenimientos programados, tenemos la capacidad de importar y 
suministrar tuberías con las siguientes especificaciones: 
Sin costura: ASTM A192, A179, A210. 
Con Costura: A178. 
Diámetros desde 1” has 4”. 
Espesores de pared desde 0,085 hasta 0,150. 
 
CALDERA DE VAPOR COMPACTA U-MB 
https://vycindustrial.com/calderas/vapor/ 
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https://vycindustrial.com/calderas/vapor/
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Generador de vapor rápido con tres pasos de humos, para una producción más rápida y 
eficiente de vapor saturado, gracias a su gran superficie de calefacción y reducido volumen 
de agua. 
Modelo totalmente automático, con capacidades de producción de 250 a 2500 kg vapor/h. 
El generador HK puede satisfacer cualquier necesidad de vapor, con o sin periodos de 
interrupción. Trabajando como generador principal o auxiliar, individualmente o 
conjuntamente con otros generadores. 
Ventajas: 
● Disponibilidad de vapor en pocos minutos. 
● No necesita sala de calderas, al estar englobado en Clase 1ª (según R.D. 2060/2008 
de 12 de diciembre). 
● Indicado para instalaciones con poca disponibilidad de espacios libres. 
● Su diseño lo convierte en seguro contra explosiones por sobrecalentamiento. 
● Mínimas pérdidas por radiación gracias a la reducida superficie de aireación. 
● Mantenimiento simple. 
 
SENSOR DE NIVEL: SENSOR DE NIVEL CAPACITIVO / PARA LÍQUIDO / IP68 / PARA 
ALTAS TEMPERATURAS. KGFT SERIES 
https://www.directindustry.es/prod/ege/product-15876-1701163.html 
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https://www.directindustry.es/prod/ege/product-15876-1701163.html
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Características 
■ Tecnología: 
capacitivo 
■ Medio: 
para líquido 
■ Otras características: 
IP68 
■ Aplicaciones: 
para altas temperaturas 
■ Temperatura de proceso: 
Máx.: 230 °C (446 °F) 
Mín.: -35 °C (-31 °F) 
Descripción 
 
Sensores de nivel 
230 °C-Alta temperatura 
Serie KGFT 
Sensor para la conexión 
a un amplificador externo 
 
CONVERTIDOR I/P: TRANSDUCTOR I / P DE ALTA PRECISIÓN CONTROL 
ELECTRÓNICO DE PRESIÓN DE AIRE. IP710 SERIES 
 
http://www.electrolsrl.com.ar/electromecanicos.php 
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http://www.electrolsrl.com.ar/electromecanicos.php
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● Control neumático de alta precisión 0.1% del alcance 
● Caja NEMA-4X (IP-65) 
● Alimentación de lazo de 4 a 20 mA 
● Conducto o cableado del conector DIN 
● Estándar de montaje en pared, panel o tubería 
● Kit opcional de montaje en riel DIN 
● Puertos de entrada / salida en la parte delantera y trasera 
● Ajustes externos de cero y rango 
 
Descripción 
Los transductores l / P de la serie IP710 son una serie de reguladores de presión 
electrónicos compactos de alta precisión que convierten una señal de 4 a 20 mA en una 
salida neumática proporcional. Utilizando circuitos internos de retroalimentación de estado 
sólido, el IP710 proporciona salidas de presión precisas y estables a los elementos de 
control finales. La inmunidad a los efectos de la vibración o la posición de montaje, la alta 
tolerancia al aire impuro y el bajo consumo de aire hacen que esta unidad sea ideal para su 
uso en aplicaciones exigentes. 
 
ESPECIFICACIONES 
● Aprobaciones de agencias: FM y CSA Intrínsecamente seguro 
 IP710: Clase I, II, III, Div. 1, Grupos C, D, E, F y G 
 IP710-D: Clase I, Div. 1, Grupos C y D 
 (presión de salida, no afecta a la clasificación) 
● Señal de entrada: 4 a 20 mA alimentado por bucle 
● Banda muerta: 0.02% del rango 
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● Sensibilidad de presión de suministro: 0.1% del rango por psi (± 0.02% para 
unidades basadas en cero) 
● RFI / Efecto EMI: 0.5% del cambio de rango en la presión de salida según En 
61000-4-3: 1998, 
● Enmienda 1, Criterio de rendimiento A 
● Límites de temperatura: -40 a 110 ° C (-40 a 160 ° F) 
● Medio: limpio, seco , sin aceite, aire del instrumento, filtrado a 40 micras 
● Puertos de presión: ¼ NPT hembra 
● Conexiones eléctricas: conducto hembra ½ NPT o conector DIN 43560 
● Montaje: pared directa, panel, tubería de 1½ "o riel DIN opcional 
● Materiales: 
 Carcasa: aluminio tratado con cromato con pintura epoxi, clasificación NEMA-4X 
(IP65) 
 Elastómeros: Buna-N 
 Adornos: acero inoxidable y latón galvanizado 
● Peso: 370 g (0.8 lb) 
 
 
EXPLICACIÓN 
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El sistema es capaz de mantener las revoluciones del motor constantes consiguiendo 
estabilizar el funcionamiento de su mecanismo usando un dispositivo de caída de velocidad 
mientras se corrige la cantidad de combustible, y más tarde anula la caída de velocidad 
permitiendo al motor retomar su velocidad original. Es decir, el regulador de velocidad se 
ajusta de modo que, a la velocidad deseada, no va a fluir aceite a presión en ningún lado 
del cilindro de potencia. Si la velocidad real cae por debajo del valor deseado debido a 
cualquier perturbación, la disminución de la fuerza centrífuga del regulador de velocidad 
provoca que la válvula de control se mueva hacia abajo, aportando más combustible, y la 
velocidad del motor aumenta hasta alcanzar el valor deseado. Por otra parte, si la velocidad 
del motor aumenta por encima del valor deseado, el incremento en la fuerza centrífuga del 
regulador provoca que la válvula de control se mueva hacia arriba. Esto disminuye el 
suministro de combustible, y la velocidad del motor se reduce hasta alcanzar el valor 
deseado. 
La cantidad de combustible que admite la máquina se ajusta de acuerdo con la diferencia 
entre la velocidad de la máquina que se pretende y la velocidad real. 
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES 
● SISTEMA CONTROLADO: la planta, es la máquina 
● VARIABLE CONTROLADA: es la velocidad de la misma 
● ERROR: es la diferencia entre la velocidad deseada y la velocidad real es la señal 
de error 
● SEÑAL DE CONTROL: es la cantidad de combustible que se va a aplicar a la planta 
(la máquina) es la señal de actuación 
● PERTURBACIÓN: es la entrada externa que se aplica para alterar la variable 
controlada. Un cambio inesperado en la carga es una perturbación 
 
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El controlador de indicación digital US1000-11 de Yokogawa es el miembro más nuevo de la 
familia de controladores industriales y de procesos de la División de Medición y Control. Una 
aplicación que se puede implementar fácilmente es un control en cascada del reactor, que 
utiliza las temperaturas del producto y la camisa de vapor como variables de proceso (PV). 
El lazo de control "primario" es la temperatura del pro 
Control del reactor con US 1000-11 
ducto, usando un termopar como PV. La salida de esta acción de control PID está 
conectada al firmware como el punto de ajuste en cascada (remoto) del bloque de función 
de control PID "secundario" de la camisa de vapor. El segundo PV es el termopar instalado 
en la camisa de vapor. La salida de controlse transmite al actuador en la válvula de control 
de vapor. Consulte el dibujo a continuación. 
 
SALIDAS, ENTRADAS 
 
● Las entradas universales para los PV permiten la selección de T / C, RTD o VDC. 
Las entradas se pueden escalar para unidades de ingeniería. El sesgo de entrada y 
el filtro de retardo de primer orden están disponibles para cada entrada. 
● Se puede utilizar una tercera entrada analógica (VDC) como punto de ajuste en 
cascada (remoto) proporcionado por un dispositivo externo, por ejemplo, PLC o 
DCS. 
● Hay una salida de control universal que permite una salida de corriente CC (4-20 o 
0-20mADC). 
● Se pueden usar dos salidas analógicas (4-20mADC y 1-5VDC respectivamente) para 
retransmitir las variables de proceso a un registrador. 
● Dos fuentes de alimentación de bucle de 25.5 V CC independientes están 
disponibles si se prefieren los transmisores de campo T / C o RTD. 
● Hasta siete entradas discretas son estándar. Las funciones están preasignadas para 
ABRIR / CERRAR de la acción de control en cascada, forzando la salida de control a 
un valor PRESET o el cambio de modo (CASCADE / AUTO / MANUAL). Las 
funciones se pueden reasignar para requisitos personalizados. 
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CONVERTIDOR IP WATSON SMITH 400100R, 0.85L/MIN 
 
Datos del Producto: Modelo 100/101X, 1//4" 
 
Los convertidores de corriente a presión son instrumentos electroneumáticos capaces de 
modificar la presión neumática en respuesta a una variación en la corriente o tensión 
eléctrica de la señal de entrada. Son dispositivos de equilibro de fuerzas que ofrecen 
buenas características de rendimiento y tienen un gran potencial de aplicación tanto en 
sistemas industriales como de procesos, para el control de cilindros, válvulas, 
posicionadores de válvulas, relés, frenos y embragues. 
Se puede ajustar el cero y el fondo de escala desde el panel frontal del instrumento. Pueden 
instalarse en salas de control o in situ. 
● Precisión del ±1% 
● El impulsor de volumen integrado logra caudales de hasta 4,72dm 3/5, 105cfm 
● Tiempo normal de respuesta para un cambio en escalón del 90% 
● Bajo consumo de aire 
● Baja sensibilidad a la presión de alimentación 
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EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO 
El intercambiador de calor forma parte de los sistemas de control completos, y que constan 
de una válvula, un actuador, un sensor, un controlador y, finalmente, la dinámica del 
proceso en sí. 
El sistema de control del ejercicio 5 cuenta con dos sensores. El sistema utiliza una válvula 
mezcladora de tres vías con un actuador, un controlador y un sensor exterior, además de un 
sensor de temperatura en la línea de agua. El sensor de temperatura exterior proporciona 
un punto de consigna remoto en la entrada al controlador, que se utiliza para la desviación 
(offset) del punto de ajuste de la temperatura del agua. De esta manera, el control de lazo 
cerrado se aplica a la temperatura del agua que circula por los radiadores. 
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Cuando afuera hace frío, el agua circula a través del radiador a su máxima temperatura. 
Según aumenta la temperatura exterior, el controlador reducirá automáticamente la 
temperatura del agua que fluye por los radiadores. 
Sin embargo, esto sigue siendo un control de lazo abierto en lo que se refiere a la 
temperatura de la habitación, ya que no hay realimentación de información del edificio o del 
espacio que se calienta. Si los radiadores se han sobredimensionado o se han producido 
errores en el diseño, sigue produciéndose sobrecalentamiento. 
CONTROLADOR PROPUESTO: UP750 PROGRAM CONTROLLER 
https://web-material3.yokogawa.com/IM05E01B02-41E_003.pdf 
 
 
El controlador de programa de gran capacidad de tamaño 1/4 DIN cuenta con 
computación personalizada, 300 patrones de programa y 11 modos de control potentes 
que incluyen control de doble bucle. Viene con una gran pantalla PV fácil de ver y una 
pantalla LCD para configuración y programación interactivas. También se presentan las 
E / S universales, "SUPER" y "SUPER2". Dos puertos de comunicación RS-485 son 
opcionales. 
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https://web-material3.yokogawa.com/IM05E01B02-41E_003.pdf
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COMPONENTES 
● Cinco electroválvulas, dos de doble efecto y tres de simple efecto E1 y E2 serán de 
doble efecto, esto quiere decir que necesitan una señal del autómata tanto para abrir 
como para cerrar el resto sólo necesitan la señal para abrir 
● Sensor de temperatura 
● Sensor de nivel 
● Convertidor IP 
● Dos resistencias calefactoras 
● Una mezcladora 
● Dos depósitos con los líquidos a mezclar 
● Cuatro sondas de nivel 
● Dos sensores de temperatura 
 
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 
Cuando pulsemos el contacto de marcha se abrirán las electroválvulas de doble efecto E1 y 
E2. Cuando por medio de .las sondas de nivel se detecte que los depósitos están llenos, se 
cerrarán las electroválvulas. Cuando las electroválvulas están cerradas se conectarán las 
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resistencias calefactores, cuando los depósitos alcancen las temperaturas fijadas se 
desconectarán las resistencias y se verterán sus contenidos en la mezcladora. 
Una vez vacío los depósitos de líquido se conectará la mezcladora que permanecerá 
conectada 5 segundos, al cabo de los cuales su contenido será vaciado al exterior. 
Tan pronto como la mezcladora se quede vacía estaremos en condiciones de iniciar un 
nuevo ciclo 
SENSOR DE TEMPERATURA 
SENSOR DE NIVEL CAPACITIVO / PARA LÍQUIDO / IP68 / PARA ALTAS 
TEMPERATURAS 
KGFT SERIES 
 
 
SENSOR DE NIVEL DE AGUA 
 
 
CONVERTIDOR IP 
CONVERTIDOR IP WATSON SMITH 400100R, 0.85L/MIN 
 
 
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EXPLICACIÓN 
La figura muestra un sencillo sistema semiautomático que utiliza un temporizador para controlar 
la cantidad de agua que pasa por la tubería durante breves periodos de tiempo según un 
programa preestablecido. Con este sistema sigue siendo necesario comprobar el nivel de agua 
con el fin de ajustar el programa del temporizador para tener en cuenta los cambios en el 
funcionamiento del sistema. 
CAMBIOS 
 
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CONTROLADOR 
UP750 PROGRAM CONTROLLER 
 
 
SENSOR DE NIVEL DE AGUA 
 
 
SENSOR ​LMC100 
 
 
CONVERTIDOR IP 
CONVERTIDOR IP WATSON SMITH 400100R, 0.85L/MIN 
 
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https://www.ifm.com/ar/es/product/LMC100
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El un control mecánico de nivel máximo de agua de un tanque de almacenamiento. ​El sistema 
lo que hace es llenar el tanque de agua hasta un nivel máximo, la regulación del nivel de 
agua es de forma mecánica en la cual el sensor mecánico indicador de nivel es un elemento 
basado en el peso y la fuerza de flotación, donde al pasar el límite que debería tener (nivel 
máximo de agua), el pivote usa ese ángulo de diferencia con la horizontal y lo traduce en 
una fuerza que mueve la válvula mecánica y que regula la entrada de agua, de manera que 
el nivel del tanque sea aproximadamente el mismo. 
El control que implementaría sería un US 1000, los cambios están implementados en la 
imágen realizada:23