ZINCADO ELECTROLITICO
LABORATORIO N° 04 “ZINCADO ELECTROLÍTICO” ELECTROLÍTICO” CARRERA
: Tecnología Mecánica Eléctrica
CICLO
: II
SECCIÓN
: “F”
DOCENTE
: Vizconde, Hebert
CURSO
: Tecnología de Materiales Avanzados
ALUMNOS
: - Ruiz Crespo Jordyn Axel - Ruiz Lopez Wimper - Tume Huamán Wilinton Esgar - Vílchez Silva Julio César
FECHA DE ENTREGA: 06-06-2017 2017 - I
ZINCADO ELECTROLITICO
“ZINCADO ELECTROLÍTICO”
ZINCADO ELECTROLITICO
1. OBJETIVOS: ✓
Aprender a ensamblar el circuito para el zincado electrolítico con reactivos adecuados.
✓
Realizar el zincado electrolítico en la superficie de la arandela de acero A - 36.
✓
Determinar el espesor de la capa de zinc depositada en la l a superficie de la arandela.
✓
Aprender los beneficios que traen los recubrimientos electrolíticos. electrolíticos.
✓
Aprender a diferenciar los tipos de recubrimientos electrolíticos.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO: Los procesos de recubrimientos electrolíticos o químicos consisten en depositar por vía electroquímica finas capas de metal sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolito. En este proceso se usan productos químicos relativamente puros, sales y metales, de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre las piezas. p iezas. Los recubrimientos son aplicados con distinta dis tinta finalidad, así tenemos: Para decoración, protección, o modificación física de las superficies. 2.1. ZINCADO ELECTROLÍTICO: El zincado es el método de recubrimiento superficial para mejorar la resistencia a la corrosión del acero y de las aleaciones de hierro. También se dice que el zincado es el recubrimiento de una pieza de metal con un baño de zinc para protegerla de la oxidación y de la corrosión, mejorando además su aspecto visual. El principio de funcionamiento se basa en que los átomos de zinc reaccionan con las moléculas del aire (especialmente oxigeno), oxidándose más rápido (por estar en la superficie) que el metal componente de la pieza, retardando la corrosión interna. El zincado puede obtenerse por: Procesos electrolíticos ✓ Ejemplos de procesos electrolíticos: ✓ Anodizado ✓ Electropulido ✓ Galvanizado ✓ Iridizado ✓ Pasivación ✓ Pavonado ✓ Tropicalizado Procesos mecánicos Ejemplos de procesos mecánicos ✓ Acabado con lima ✓ Acabados con máquinas de arranque de viruta (torno, fresadora) ✓ Desbaste abrasivo ✓ Esmerilado ✓ Lapeado ✓ Moleteado ✓ Pulido ✓ Rebateo ✓ Rectificad
ZINCADO ELECTROLITICO
Las partes metálicas se sumergen sume rgen en un baño de zinc líquido a temperatura tem peratura de fusión, consiguiendo un galvanizado. El zinc también puede absolverse si se aplica como polvo y se coloca en un horno adecuado o se pulveriza a presión
Fig. 01: Zincado 01: Zincado Electrolítico Existe diferencia en la aplicación de los términos Galvanizado y Zincado, el galvanizado permite el recubrimiento de piezas de acero ac ero o de hierro fundido mediante su inmersión en un baño de zinc fundido a 450° C aproximadamente, a esta temperatura tiene lugar un proceso de difusión del zinc en el acero que da lugar a la formación de aleaciones de zinc-hierro sobre la superficie de la pieza. Mientras que el zincado consiste en recubrir las superficies mediante vía electrolítica de sales de zinc en disolución acuosa a cuosa con ayuda de corriente continua, el espesor de este sistema de protección es sensiblemente inferior a la galvanización, por lo que no suele ser adecuada para exposición a la intemperie o en aplicaciones que exija una cierta duración en servicio, a no ser que se protejan adicionalmente con pintura para prolongar su vida vida útil. Su adherencia al acero es buena y su aspecto superficial es liso y brillante.
Figura. 02: Representación 02: Representación gráfica del zincado electrolítico
ZINCADO ELECTROLITICO
2.2. PROCESOS QUIMICOS
DE
RECUBRIMIENTOS
ELECTROLITICOS
O
Los procesos de recubrimientos electrolíticos consisten en depositar por vía electroquímica finas capas de metal sobre la superficie de una pieza sumergida en una solución de iones metálicos o electrolítico. En este proceso se usan productos químicos relativamente puros, sales y metales, de forma, de forma que durante la operación se depositan completamente los metales empleados sobre las piezas. Los recubrimientos son aplicados con distinta finalidad, así tenemos: para decoración, protección, o modificación física de las superficies.
Figura. 03: Recubrimiento 03: Recubrimiento Electrolítico 2.3. VENTAJ VENTAJAS AS DEL ZINCA ZINCADO DO ELECTRO ELECTROLÍTICO LÍTICO El uso del zincado electrolítico frente a galvanizado por inmersión en zinc, pinturas etc. tiene varias razones: Una de las mejores opciones para proteger sus materiales contra la corrosión. El espesor de la capa protectora de zinc suele ser de 10 micras y no superior a las 30 micras, consiguiendo que no se aumente el volumen de la pieza. En algunos casos esto se hace imprescindible. La capa protectora se adhiere electrolíticamente a la pieza. Esta capa pasa a formar parte de la pieza, con lo que se podrá doblar, plegar y modificar la pieza sin pérdida de capa protectora. El precio del Zincado electrolítico es más económico que otras opciones de recubrimiento. Versatilidad Versatilidad en acabados, distintos pasivados. El zincado electrolítico es un acabado fino, brillante. 2.4. ZINCADO ELECTROLÍTICO O ELECTRO GALVANIZA GALVANIZADO DO Este proceso de galvanizado se realiza en frío. Se recubren los materiales de acero con una fina capa de zinc, electrolíticamente. Esta capa suele ser de 8 a 12 micras, pudiendo llegar a espesores de 30 micras. La diferenciacon el galvanizado en caliente, está en los espesores y en el inconveniente de que la pieza pueda deformarse por la temperatura. El espesor de capa es proporcional a la duración en el tiempo de los materiales, sin que aparezca corrosión roja. Posteriormente al galvanizado electrolítico, aplicamos un acabado final, este proceso se le conoce como pasivado. Los pasivados varían en función del color y de la resistencia a la corrosión. Podemos galvanizar electrolíticamente, hasta estructuras de 6 x 2 x 0.50.
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2.4.1. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BLANCO
Aplicamos un pasivado con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 172 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, edificios sin calefacción donde pueden ocurrir condensaciones, por ejemplo, almacenes y polideportivos. Exteriores, atmósferas con bajos niveles de contaminación. áreas rurales en su mayor parte.
Fig. 04: Zincado con pasivado Blanco
2.4.2.
ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO AMARILLO
Aplicamos un pasivado de alta resistencia con cromo III, con un galvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 300 horas de resistencia a corrosión roja. Para aplicaciones en interiores, naves de fabricación fabrica ción con elevada humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación.
Fig. 05 Zincado con pasivado amarillo
2.4.3. ZINCADO ELECTROLÍTICO CON PASIVADO BRICOMATADO BRICOMATADO Aplicamos un pasivado pa sivado de alta resistencia, con un galvanizado ga lvanizado electrolítico medio de 10 micras conseguimos 400 horas de resistencia a la corrosión roja. Para aplicaciones aplicaciones en interiores, naves de fabricación con elevada humedad. Exteriores, atmósferas urbanas e industriales con moderada contaminación.
Fig. 06: Zincado con pasivado bricomatado
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2.
EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Tabla 01. Características de equipos, herramientas y materiales usados en el laboratorio. N°
EQUIPOS, HERRAMIENTAS Y MATERIALES
CANTIDA D
PILA
CARACTERÍSTICA
S
MARCA: Panasonic 01
1
Balanza 2
01
Medidor de espesores 3
Elcometer 01
Cables + cocodrilos
4
04
Vernier 5
Arandela 01
Diámetro aprox. ¾” a 1”
6
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Placa de Zinc 01
1 ½” x 2 ½” x 1/16”
7
Alambre de Cu 1/8 de diámetro 8
Vaso de precipitación
01
250 ml
9
Pirex de vidrio
18 x 20 x 7 cm
Bandejas plásticas
10 x 10 x 7 cm
Lija de agua
#120
10
11
12
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Cepillo de dientes
01
Detergente
01
Pinzas
01
13
Paquete
14
Sujetador de goma
15
Tabla 02. Químicos y reactivos requeridos para el zincado electrolítico. 1
Soda caustica
70
2
Sal de mantenimiento de zinc
60 gr
Baño alcalino zincado en 2/3 litro agua destilada (Para 1 litro de solución)
ZINCADO ELECTROLITICO 3
4
5
6
7
8
xido de zinc
Abrillantador Zincbrite
Hidróxido de sodio
cido nítrico
25 gr
2 mL
1 gr
0.5 gr
Agua de caño
1 litro
Thinner acrílico
1 litro
Al 1%
Al 0.5 %
Comercial
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cido muriático
9
1 litro
Comercial
3. PROCEDIMIENTOS: En primer lugar, desbastamos y pulimos la arandela a zincar con las lijas de agua. •
•
•
Después hemos realizado la limpieza correspondiente a dicha arandela. Hemos sumergido la probeta en ácido clorhídrico (Decapado) eliminando los óxidos remanentes remane ntes de la arandela.
Fig. 08
Proceso de decapado de la arandela.
ZINCADO ELECTROLITICO •
Luego de ser introducido la arandela en el ácido clorhídrico, hemos llevado a enjuagarlo la arandela con agua de chorro. chorro.
Fig. 09 •
Enjuagado de la arandela.
Una vez enjuagado la arandela, procedimos a secar la arandela con aire frio.
Fig. 10 •
Secado de la arandela
Pasamos a pesar la probeta en la balanza, así como también medir sus dimensiones (diámetro interior, inte rior, diámetro exterior) con ayuda del vernier vernier..
Fig. 11 •
Pesado y mediciones de la arandela.
Realizamos la limpieza de los óxidos de dicha arandela y el
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desengrase en agua con detergente. Fig. 12 Limpieza de los óxidos de la arandela con detergente. •
Hemos retirado la arandela de dicho deposito donde fue limpiado y hemos enguajado.
Retiro de la arandela. arandela.
Fig. 15
•
Neutralizado de la arandela.
Medir el voltaje que ayudará a que se produzca pro duzca el zincado sobre la arandela. Para medir el potencial de corriente (voltaje) se colocó el cocodrilo rojo (positivo) en el Zn y el cocodrilo negro (negativo) en la arandela, obteniéndose de esta manera el potencial.
•
•
Enjuagado de la
Sumergir la arandela en Hidróxido Hi dróxido de Sodio (NaOH) al 1% (Neutralizado). (Neutralizado).
Fig. 17 •
Fig. 16
Fig. 18
Recubrimiento de la arandela.
Luego añadir la solución de baño alcalino sobre la cubeta de vidrio y luego sumergir la arandela por un periodo de 20 minutos. Para después enjuagarla en agua limpia.
ZINCADO ELECTROLITICO
Fig. 20 •
Después de enjuagarla dicha arandela, nuevamente hemos pesado la arandela y hemos medido su espesor con el llamado medidor de espesores.
Fig. 20 •
Enjuagado de la arandela.
Pesado de la arandela.
Fig. 21
Medición del espesor de la arandela.
Luego de terminar con la experiencia realizada, pasamos a ordenar nuestros lugares y a guardas las herramientas que fueron utilizadas.
3. RESULTADOS: Tabla 03. Espesor de la arandela antes y después del recubrimiento de zinc. PROBETA 1 It.
1 Nota:
ESPESOR INICIAL, ei ESPESOR FINAL, ef (µm) (µm)
2220
2260
El máximo valor y el mínimo valor de espesores, no deben formar parte del espesor promedio, por tanto, sólo se considerarán 8 mediciones.
Tabla 04. Determinación del espesor de la capa de zinc por medición directa (ultrasonido). Nº
ei PROM
ef PROM
e CAPA DE ZINC
PROBETA
(µm)
(µm)
(µm)
POTENCIAL DE ZINCADO
2220
2260
8
1.5 V
ZINCADO ELECTROLITICO
Tabla 05. Determinación del espesor de la capa de zinc por Diferencia de Masa. Nº
MASA INICIAL
MASA FINAL
ÁREA
(g)
ΔM (g)
12.70
12.72
0.02
2635.81
PROBETA 1
(g)
ρZINC (g/µm2)
(µm2)
e CAPA DE ZINC (µm)
7,15 gr/cm 2 1.061 x 10-6
4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS En nuestro caso utilizamos para el recubrimiento un tiempo específico de 2 minutos y también un voltaje de 1.5 V, con lo cual obtuvimos una capa de zincado más gruesa obteniendo una diferencia de 0.02 g entre la masa final y la inicial. Pero en comparación con los resultados de los otros grupos que utilizaron el mismo voltaje, voltaj e, pero un tiempo mayor de 3 minutos, obtuvieron una diferencia de masa mayor a nuestros resultados por la cual reconocimos que al pasar la arandela un tiempo mayor en el recubrimiento vamos a obtener una capa más gruesa. En el proceso de pasivado la pieza solo debe pasar unos pocos segundos como fue para el nuestro de 5 segundos. Por lo contrario, si dejamos la pieza a mayor tiempo en este proceso vamos a obtener un resultado no mucho conveniente para la arandela. 5. RECOMENDACIONES •
Se recomienda recomienda utilizar los equipos equipos de seguridad, ya que nosotros nosotros trabajaremos con maquias maquias que tienen muchas posibilidades de generar daños leves y graves como (cortaduras, chancaduras, daños de perdida de vida, etc.).
•
Las herramientas deben estar correctamente ordenadas y en su debido lugar para para que los otros grupos siguientes tengan mayor facilidad de encontrarlos.
•
Antes de realizar cualquier trabajo deben dase o llevarse a cabo charlas de 5minutos (el grupo deberá informarse y reflexionar ante la información brindada.
•
Seguir las instrucciones instrucc iones del docente y así no tener inconvenientes durante la realización de la práctica.
•
Trabajar en grupo de forma ordenada para así obtener buenos resultados resultad os y todos quedemos conformes con el trabajo realizado
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6. CONCLUSIONES: •
•
•
En conclusión, hemos logrado comprender y y determinar el proceso que debe de llevar una arandela o cualquier otra pieza para ser zincado electrolíticamente. Además, logramos obtener conocimientos previos sobre las características y usos de una pieza después de haber sido zincado electrolíticamente y las propiedades que de estas se deben lograr. Logramos aprender formulas y aplicarlas para determinar el espesor de la capa del zinc depositado en la pieza zincada.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Recubrimientos. Introducción a su tecnología. 1. Carbonel, Jordi Calvo. Pinturas y Recubrimientos.
Madrid : Díaz de Santos, 2009. 2. Corrosión y Protección de Metales. Cárdenas, Donato. 45, Trujillo : 2º Edición, 1999. 3. Machu, Willi. Recubrimientos electrolíticos brillantes. Barcelona : Salvado, 1995.
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1. ANEXOS: 1. ANEXOS: 1.1. FOTOGRAFÍAS:
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TEST DE EVALUACIÓN a. En la experiencia, luego de sumergir la probeta en el baño de zinc, notamos inmediatamente el zincado por su cambio de color, característico del zinc, entonces ¿Por qué debo realizar el pasivado como siguiente paso? Debo realizar el pavisado en ácido nítrico para aumentar la adherencia del zincado, transformando el ion metálico de zinc en óxido de zinc, por el cual también gana una apariencia más brillante y al aumentar la adherencia ganaría durabilidad
b. ¿Por qué una pieza zincada pierde su color c olor y brillo inicial al pasar el tiempo? Explicar. Con el correr del tiempo se pierde el brillo porque el zinc reacciona con la atmósfera formando capa capa superficial opaca o patina de hidróxidos y carbonatos de zinc, muy adherente y compacta que reduce la velocidad de corrosión.
c. ¿Qué consideraciones se debe tener en cuenta para la fabricación fabrica ción de piezas que requieren zincar posteriormente? Citar. Citar. o
Las consideraciones consideraci ones que debo tener son las siguientes:
Por su forma, tratar de que no tengan formas complejas, evitar las hendiduras Yen piezas huecas, con uniones soldadas, tratar de que las piezas tengan un sistema de drenaje, porque podría filtrar por una soldadura mal hecha y este líquido atrapado en el interior podría resultar oxidante.
d. ¿Si una pieza se corta y se suelda, perderá su protección? Explicar. Sí, pero sólo en el área tratada. Para evitar la oxidación, se aplica una pintura rica en polvos de zinc
e. ¿Se puede realizar el tratamiento de zincado a una u na pieza corroída? corroída? Sí. Con el proceso de decapado, decapado, previo a la galvanización, galvanización, se eliminan eliminan los restos de óx id o.
f. ¿Es recomendable pintar una un a pieza zincada? Sí. Se puede pintar con pinturas de base fosfatizada, para lograr una correcta adherencia. adherencia.
g. ¿Sólo se pueden realizar el recubrimiento electrolítico a los metales? Fundamente su respuesta. Si, ya que es el más utilizado en el mundo y satisface la mayor parte de las demandas de las principales industrias en términos de calidad técnica y económica para determinados usos. h.
Realizar un IPER para la realización de la práctica de laboratorio. l aboratorio. (Tomar el formato siguiente de la matriz IPER)
ZINCADO ELECTROLITICO
Matriz de evaluación de riesgos CONSECUENCIAS NIVEL D A D I L I B A B O R P
NIVEL DE RIESGOS
1
2
3
4
5
Insignificante 11
Menor 16
Mayor 23
Catastrófico 25
21 18 14 10
24 22 19 15
A
Casi seguro
B C
Probable Moderado
7 4
12 8
Moderado 20 17 13
D
Improbable
2
5
9
E
Raro
1
3
6
TRABAJOS A REALIZAR:
FIRMA
NOMBRE
CORRECIÓN
ALTO
Riesgo intolerable, requiere controles inmediatos. Si no se puede controlar el PELIGRO se paraliza los trabajos operacionales.
0 - 24 HORAS
MEDIO
Iniciar medidas para eliminar o reducir el riesgo. Evaluar si la acción se puede ejecutar de manera inmediata.
0 - 72 HORAS
BAJO
Este riesgo puede ser tolerable.
1 MES
“ZINCADO ELECTROL TICO”
DATOS DE LOS COLABORADORES: NOMBRE Jordy Ruiz Crespo Wilinton Tume Huaman Julio Cesar Vilchez Silva
PLAZO DE
DESCRIPCIÓN
Taller de prácticas
ÁREA DE TRABAJO:
TEC-IPER-2016 T-01 03-03-2016
Código: Versión: Fecha:
IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS, EVALUACIÓN Y MEDIDAS DE CONTROL DE RIESGOS
FECHA:
06/05/17
HORA:
7:10 a.m. NOMBRE
FIRMA
MEDIDAS DE CONTROL A IMPLEMENTAR
RIESGO RESIDUAL A M B
FIRMA
Emerson Ruiz Lopez IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS Y EVALUACIÓN DE RIESGOS (IPER)
DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO
RIESGO
EVALUACIÓN IPER A M B
Trabajo con lija
Raspado de dedos.
Trabaj Tra bajo o endes desord orden en
Sufr ir acci dent dentes es
X X
X
Utilizar guantes Trabajar ordenadamente en el espacio donde nos ubicamos
X
SECUENCIA PARA CONTROLAR EL PELIGRO Y REDUCIR EL RIESGO: 1. 2. 3. 4. DATOS DE LOS SUPERVISORES: FECHA
NOMBRE DE SUPERVISOR
MEDIDA CORRECTIVA
FIRMA
49
ZINCADO ELECTROLITICO
TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Rúbrica
c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemas
Resultado: Criterio de desempeño :
electromecánicos. c1. Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizando procedimientos y normas establecidas. c2. Analizan c2. Analizan e interpretan resultados resultados de diversos sistemas emitiendo un diagnóstico diagnóstico para la mejora del proceso.
Curso:
TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADOS
Ciclo:
Actividad:
Laboratorio N° 04: Zincado Electrolítico
Semana:
Nombre y apellido del alumno: Observaciones
La tarea se realiza en grupos de 4 o 5 estudiantes
Sección:
Docente:
Periodo:
Fecha:
Documento de Evaluación Informe Técnico
X
Formato IPER
Test de evaluación
X
Planos
Caso
X
Otros: EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN A. Capacidades tecnológicas
PUNTAJES DE EVALUACIÓN Excelente
Bueno
Requiere Mejora
No aceptable
Puntaje Logrado
ZINCADO ELECTROLITICO
TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA Rúbrica Resultado: Criterio de desempeño :
c. Conducen pruebas, analizan e interpretan sus resultados, para evaluar y mejorar sistemas electromecánicos. c1. Realizan pruebas con instrumentos y equipos en sistemas de diversa tecnología, utilizando procedimientos y normas establecidas. c2. Analizan c2. Analizan e interpretan resultados resultados de diversos sistemas emitiendo un diagnóstico diagnóstico para la mejora del proceso.
Curso:
TECNOLOGÍA DE MATERIALES AVANZADOS
Ciclo:
Actividad:
Laboratorio N° 04: Zincado Electrolítico
Semana:
Nombre y apellido del alumno: Observaciones
La tarea se realiza en grupos de 4 o 5 estudiantes
Sección:
Docente:
Periodo:
Fecha:
Documento de Evaluación Informe Técnico
X
Formato IPER
Test de evaluación
X
Planos
Caso
X
Otros: EVALUACIÓN CRITERIOS DE EVALUACIÓN
PUNTAJES DE EVALUACIÓN
A. Capacidades tecnológicas
Excelente
Bueno
Requiere Mejora
No aceptable
Realiza y valora el ensamblando del circuito para zincado electrolítico según indicaciones. Mide los espesores y establece el potencial de zincado con los equipos de medición disponibles. Determina mediante cálculos el espesor de la capa de zinc depositado sobre el metal. Aplica el conocimiento experimental experimental a situaciones reales para el desarrollo del Test de Evaluación.
4
3
2
0
4
3
2
0
4
3
2
0
2
1.5
1
0
Puntaje alcanzado A: Requiere No Mejora aceptable
B. Procedimientos y actitudes
Excelente
Bueno
Puntualidad, uso de indumentaria y EPP, orden y limpieza, cumple las normas de seguridad en el taller. Informe: Redacción, Resultados, Discusiones, Recomendaciones y Conclusiones.
2
1.5
1
0
4
3
2
0
Puntaje Logrado
Puntaje Logrado
Puntaje alcanzado B: PUNTAJE TOTAL (A + B): Comentarios al o los alumnos: Puntaje
Descripción
Excelente
4
Bueno
3
Requiere Mejora
2
No aceptable
0
Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos. Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos. Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos. No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.