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El presente estudio aborda la problemática del desarrollo de modelos psicométricos para diseños de investigación multinivel, que tienen como objetivo comparar el nivel medio de los sujetos procedentes de diferentes grupos organizados en niveles definidos de forma jerárquica. Se presenta un modelo psicométrico multinivel basado en la Teoría de Respuesta al Ítem (TRI) y un procedimiento para obtener estimaciones en modelos jerárquicos de TRI mediante métodos bayesianos. El modelo se refiere a datos dicotómicos y un rasgo latente de naturaleza unidimensional, y pone el énfasis en el aspecto jerárquico del análisis. Además de presentar formalmente el modelo, se ilustra su aplicación mediante un ejemplo que incluye datos empíricos referidos a un test de conocimiento matemático aplicado a 1000 estudiantes españoles, organizados en escuelas procedentes de tres regiones. Los resultados proporcionan información sobre cada estudiante, escuela y región. Adicionalmente, se incluye el código de sintaxis empleado para la estimación bayesiana a partir de los programas OpenBUGS y Stan, con el propósito de que el lector pueda adaptar la sintaxis empleada a su propio problema. Finalmente, se discuten las implicaciones del uso de este tipo de modelos multinivel y las posibles líneas de investigación futura.