299006 guia integrada de actividades academicas ii 2015

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Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD - Vicerrectoría Académica y de Investigación - VIACI

Escuela: Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Programa: Ingeniería Electrónica

Curso: Control Digital Código: 299006

Guía Integrada de Actividades

Contexto de la estrategia de aprendizaje a desarrollar en el curso:

En la estrategia de aprendizaje basado en proyectos (ABPr) los participantes trabajan individual y colaborativamente un tema de interés con la posibilidad de acceder

a información actualizada y referencia bibliográfica para apoyar el aprendizaje.

El curso es de carácter metodológico y se compone de dos (2) créditos. Está dividido en dos (2) unidades, se realizara una actividad de reconocimiento, mas, en cada

unidad se desarrollaran dos fases, la primera correspondiente a la parte teórica (individual) y la segunda a la parte práctica (colaborativa), esto para ejecutarse en un

tiempo de dieciséis (16) semanas.

Temáticas a desarrollar: Actividad de reconocimiento – El estudiante identifica y describe los componentes de un sistema de control digital.

Número de semanas: Dos (2) Fecha: De acuerdo a la agenda Momento de evaluación: Inicial Entorno: Aprendizaje colaborativo

Fase de la estrategia de aprendizaje: Fase inicial

Actividad individual

Productos académicos y

ponderación de la actividad

individual

Actividad colaborativa* Productos académicos y ponderación de la

actividad colaborativa

• Cada integrante del grupo

realizara una breve

presentación personal,

actualiza la foto del perfil,

nombra el centro de la UNAD

en el que está inscrito y los

datos para comunicarse con el

grupo colaborativo.

• Tomando como base los

contenidos del curso ubicados

en el entorno de

conocimiento, el estudiante

realizará un mapa mental sobre

componentes de un sistema de

control digital.

El estudiante de manera individual

presenta un documento con los

siguientes elementos:

• Portada

• Introducción

• Objetivos

• Mapa mental

• Conclusiones

• Referencias bibliográficas

• Formato diligenciado de

Autoevaluación (Anexo 2)

En el entorno de evaluación y

seguimiento, adjunta el documento

en formato PDF con el nombre del

estudiante y la fase de la estrategia,

por ejemplo: jorgevargas-

faseinicial.pdf

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Ponderación: 25 puntos.

Temáticas a desarrollar: El estudiante identifica los diferentes tipos de Sistemas de control en tiempo discreto, y desarrolla habilidad en el manejo de un conjunto

de herramientas matemáticas que le permitan analizar su comportamiento y aplicación.

Número de semanas: Seis (6) Fecha: De acuerdo a la agenda Momento de evaluación: Intermedia Entorno: Aprendizaje Practico y

Colaborativo

Fase de la estrategia de aprendizaje: Fase 1 y 2 -Sistemas de control digital




individual



Fase 1 (Agosto 23-Sept 11)

Cada estudiante leerá y

comprenderá los problemas

planteados y con la ayuda de las

referencias disponibles para la

unidad 1 resolverá de forma

analítica y práctica los ejercicios

propuestos.

Nota importante: El foro de

trabajo de esta fase se encuentra

en el Entorno de Aprendizaje

Colaborativo

Ejercicio 1:

El estudiante de manera

individual presenta un

documento con los


• Portada

• Introducción

• Objetivos

• Solución de los

problemas

planteados

• Conclusiones

• Referencias

bibliográficas

Fase 2 (Sept 13-Sept 25)

Cada uno de los integrantes del grupo de trabajo

debe ingresar al foro, presentara una justificación

de que herramienta de simulación utilizar (Las

opciones de herramientas se encuentran

publicadas en el entorno de aprendizaje práctico) y

realizara el aporte pertinente para el desarrollo de

cada ejercicio, durante el período establecido en la

agenda del curso para el desarrollo objetivo de la

actividad.

El grupo resolverán los problemas y realizaran la

simulación en el programa definido por el grupo.

Nota importante: El foro de trabajo de esta fase se

encuentra en el Entorno de Aprendizaje Práctico

En el entorno de evaluación y seguimiento, el

grupo entregara un archivo .ZIP que incluya:

1. Un archivo en formato .PDF con:

• Portada

• Introducción

• Objetivos

• Desarrollo de ejercicios propuestos

• Conclusiones

• Referencias usadas

• Formatos diligenciados de

Autoevaluación (Anexo 2) por cada

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(a) Determine la transformada Z

de

�� = 10 − 10cos �100 ��

Considere que el periodo de

muestreo es 5 milisegundos

(b) Determine y(0) y ��∞� para

la siguiente función de

transferencia:

�� =�

�� − 3� + 2

Nota: revisar los teoremas de

valor inicial y valor final.

Ejercicio 2: Determine la cantidad

y posición de los polos y ceros

para la siguiente función de

transferencia:

T�z� = 1 + 0.2z��

1 + 4z�� + 4z��

Ejercicio 3: Encuentre Y(z)

cuando T = 0.1 segundos, para la

función:

�� =2

�� + 1�� + 10�

Nota: Se sugiere obtener la

transformada inversa de Laplace,

y luego reemplazar t=kT, para

• Formato

diligenciado de

Autoevaluación

(Anexo 2)

En el entorno de evaluación

y seguimiento adjunta el

documento en formato PDF

con el nombre del

estudiante y la fase de la

estrategia, por ejemplo:

jorgevargas-fase1.pdf


Ejercicio 1:

Desarrolle un script que convierta las funciones de

transferencia de la figura No. 2 del anexo de gráficos

en tiempo continuo a sistemas de datos

muestreados. Suponga un periodo de muestreo de 1

segundo y un retenedor de orden cero G0(s).

Ejercicio 2:

La función de transferencia en lazo cerrado de un

sistema de datos muestreados está dada por

T�z� =Y�z�

R�z�=

3.4

z� + z + 0.5

(a) Calcule la respuesta escalón unitario del

sistema con T=1.

(b) Suponga un periodo de muestreo T = 1

segundo y determine la función de

transferencia en tiempo continuo

equivalente de T�z�.

(c) Calcule la respuesta escalón unitario del

sistema continuo (no muestreado), y

compare la gráfica con el inciso (a).

Nota: Estudiante que no muestre su desarrollo de la

actividad dentro de foro, esto es: que no presente

aportes en el foro del grupo de manera pertinente y

articulada tendrá una nota total de CERO (0).

integrante y Coevaluación del grupo

(Anexo 3).

2. Los archivos .SCE (en caso de usar

SCILAB). Los archivos .M (en caso de usar

MATLAB®).

Al archivo .ZIP se le debe asignar un nombre

que tenga la siguiente estructura:

Codigodelcurso_NombredelGrupo y debe

colgarse en el foro de equipo bajo el tema

ENTREGA FINAL FASE 2.


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finalmente obtener la

transformada Z

Ejercicio 4: Considere el sistema

de datos muestreados en lazo

abierto mostrado en la figura No.

1 del anexo de gráficos.

Determine la función de

transferencia Y(z)/r(z).

Temáticas a desarrollar: El estudiante analiza y sintetiza las funciones de transferencia de diferentes sistemas permitiendo la búsqueda de soluciones aplicando las

técnicas de diseño y herramientas del curso.

Número de semanas: Seis (6) Fecha: De acuerdo a la agenda Momento de evaluación: Intermedia Entorno: Aprendizaje Practico y

Colaborativo

Fase de la estrategia de aprendizaje: Fase 3 y 4: Diseño de Sistemas de control en tiempo discreto.




individual



Fase 3 (Sept 27 – oct 30)

Cada estudiante leerá y

comprenderá los problemas

planteados en la parte 1 y con la

ayuda de las referencias

disponibles para la unidad 2

resolverá de forma analítica los

ejercicios propuestos.

Nota importante: El foro de

trabajo de esta fase se encuentra

en el Entorno de Aprendizaje

Colaborativo

El estudiante de manera individual

presenta un documento con los


• Portada

• Introducción

• Objetivos

• Solución de los problemas

planteados

• Conclusiones

• Referencias bibliográficas

• Formato diligenciado de

Autoevaluación (Anexo 2)

Fase 4 (Nov 1-nov 14)

Cada uno de los integrantes del grupo de

trabajo debe ingresar al foro, presentara una

justificación de que herramienta de

simulación utilizar (Las opciones de

herramientas se encuentran publicadas en

el entorno de aprendizaje práctico) y

realizara el aporte pertinente para el

desarrollo de cada ejercicio, durante el

período establecido en la agenda del curso

para el desarrollo objetivo de la actividad.

Finalmente el grupo resolverán los

problemas y realizaran la simulación en el

programa definido por el grupo.

En el entorno de evaluación y seguimiento, el

grupo entregara un archivo .ZIP que incluya:

1. Un archivo en formato .PDF con:

• Portada

• Introducción

• Objetivos

• Desarrollo de ejercicios propuestos

• Conclusiones

• Referencias usadas

• Formatos diligenciados de


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Ejercicio 1:

Teniendo en cuenta el sistema de

control digital que se muestra en

la figura No. 3 del anexo de

gráficos. Diseñe un controlador

digital en adelanto tal que el

margen de fase del sistema en

lazo cerrado sea 50° y el margen

de ganancia sea de al menos 10

dB, con una constante Kv= 4 seg-1

Considere para su diseño que el

periodo de muestreo es T=0.2.

Si no resulta posible lograr las

especificaciones con un

compensador en adelanto debe

argumentar su respuesta.

Ejercicio 2:

En la figura No. 5 del anexo de

gráficos se muestra una ecuación

en diferencias que describe un

sistema digital, determine la

estabilidad del sistema.

Ejercicio 3:

La ecuación de un sistema

muestreado es

�� + �� − 8�� + 0.9 = 0

Encuentra el rango de estabilidad

para K.

Ejercicio 4:

Adjunta el documento en formato

PDF con el nombre del estudiante y

la fase de la estrategia, por ejemplo:

jorgevargas-fase3.pdf


Nota importante: El foro de trabajo de esta

fase se encuentra en el Entorno de

Aprendizaje Práctico

Ejercicio 1:

Considere el sistema realimentado mostrado

en la figura No. 7 del anexo de gráficos.

Obtenga el lugar de las raíces para los

siguientes periodos de muestreo T=1, T=2, y

T=6 segundos.

Ejercicio 2:

Un proceso industrial se representa por la

función de transferencia

"#�� =10

�� + 0.01�� + 5�

El objetivo es utilizar un computador digital

para mejorar el rendimiento, donde la

función de transferencia del computador se

representa por D(z). Las especificaciones de

diseño son: (1) margen de fase mayor que

45º, y (2) tiempo de establecimiento (con

criterio del 2%) menor que 1 segundo.

(a) Diseñe un controlador "$�� = %&'(

&')

para alcanzar las especificaciones de diseño.

(b) Suponiendo un tiempo de muestreo T =

0.02 segundos, convierta "$�� a D��.

(c) Simule el sistema en tiempo continuo en

lazo cerrado con una entrada escalón

unitario.


(Anexo 3).


SCILAB). Los archivos .M (en caso de usar

MATLAB®).

Al archivo .ZIP se le debe asignar un nombre

que tenga la siguiente estructura:



ENTREGA FINAL FASE 4.


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Un sistema con realimentación

unitaria, como el que se muestra

en la figura No. 6 del anexo de

gráficos, tiene una planta

"#�� =%

�� + 8�

Con T = 0.2. Determine si el

sistema es estable cuando K = 10.

Determine el máximo valor de K

para mantener la estabilidad.

(d) Simule el sistema de datos muestreados

en lazo cerrado con una entrada escalón

unitario.

(e) Compare y comente los resultados de los

incisos (c) y (d).

Nota: Estudiante que no muestre su

desarrollo de la actividad dentro de foro,

esto es: que no presente aportes en el foro

del grupo de manera pertinente y articulada

tendrá una nota total de CERO (0).

Evaluación final por POA en relación con la estrategia de aprendizaje: El estudiante analiza los problemas planteados y teóricamente a través de métodos

matemáticos establecen la solución adecuada, además de corroborar con simulación el comportamiento del sistema mediante las herramientas de software de

modelamiento matemático.

Número de semanas: Dos (2) Fecha: De acuerdo a la agenda Momento de evaluación: Final Entorno: Aprendizaje Practico y Colaborativo

Actividad individual Productos académicos y ponderación de

la actividad individual Actividad colaborativa*

Productos académicos y ponderación de la


Cada uno de los integrantes del grupo

de trabajo debe ingresar

permanentemente y realizar aportes en

este espacio (Foro: Aportes al Proyecto

Final) durante el período establecido en

la agenda del curso para el desarrollo

objetivo de la actividad.

Actividad Teórica: Ejercicios que

deberán ser desarrollados de forma

analítica por cada uno de los estudiantes

del grupo colaborativo. Cada estudiante

debe realizar al menos un aporte

significativo por cada ejercicio

El trabajo consiste de dos actividades (una

teórica y una práctica), con una sola entrega.

El archivo final debe estar comprimido y se le

debe asignar un nombre que tenga la siguiente

estructura:



ENTREGA FINAL DEL PROYECTO.

El archivo .ZIP debe incluir:

1. Un archivo en formato .PDF con el

desarrollo detallado de la situación

propuesta. Debe incluir Portada,

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propuesto en el tema denominado

Aportes al proyecto final.

Para el desarrollo de la primera

actividad se propone de la figura No. 8

del anexo de gráficos.

Ejercicio 1: Suponga que la función de

transferencia de la planta es:

"*�� =8

�� + 1�� + 2.2�

(a) Calcule la constante de error de

posición %*, el error en estado

estacionario ante una entrada escalón

unitario y el tiempo de establecimiento

para la función de transferencia de la

planta discretizada sin controlador en

lazo cerrado.

(b) Diseñe un controlador PID digital

para que el sistema en lazo cerrado

tenga un sobreimpulso máximo de 20%

y un tiempo de establecimiento menor

de 2 segundos. Suponga que el tiempo

de muestreo es +, = 0.1 seg.

Ejercicio 2: Suponga que la función de

transferencia de la planta es:

"*�� =2

�� + 1�

Introducción, objetivos, desarrollo de

los ejercicios, conclusiones,

referencias bibliográficas usadas y los

formatos diligenciados de



(Anexo 3).


SCILAB). Los archivos .M (en caso de

usar MATLAB®).

Nota: Estudiante que no muestre su desarrollo

de la actividad dentro de foro, esto es: que no

presente aportes en el foro del grupo de

manera pertinente y articulada tendrá una

nota total de CERO (0).

Los comentarios deben llevar una

argumentación válida y de ser necesario estar

enmarcados en otros documentos

debidamente referenciados. Estas

participaciones en el foro deben construir un

aporte significativo para dar solución a la

propuesta planteada.


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(a) Calcule la constante de error de

velocidad %-, el error en estado

estacionario ante una entrada escalón

unitario para la función de transferencia

de la planta discretizada sin controlador

en lazo cerrado; y el margen de fase

para la función de transferencia de la

planta discretizada sin controlador en

lazo abierto.

(b) Diseñe un compensador digital en

adelanto-atraso para que el sistema en

lazo cerrado tenga un margen de fase de

50º y la constante de error de velocidad

sea %- = 4. Suponga que el tiempo de

muestreo es +& = 0.2 segundos.

Actividad Simulación: Ejercicios que

deberán ser desarrollados utilizando la

herramienta de software MATLAB®.

Cada estudiante debe realizar al menos

un aporte significativo por cada ejercicio

propuesto en el tema denominado

Aportes al proyecto final. Para el

desarrollo de la segunda actividad se

utilizará el mismo esquema de control

de la primera actividad.

Ejercicio 1: Con los valores del Ejercicio

1 de la Actividad Teórica, utilice

MATLAB® para: (a) Dibujar la respuesta

de la planta "*�� en lazo cerrado sin

controlador ante una entrada escalón

unitario ¿Los valores de .&& y

�& corresponden a los encontrados en el

inciso (a)? (b) Dibujar la respuesta del

sistema con controlador en lazo cerrado

ante un escalón unitario. ¿Los valores de

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tiempo de establecimiento y

sobreimpulso corresponden a los

encontrados en el inciso (b)?

Ejercicio 2: Con los valores del Ejercicio

2 de la Actividad Teórica, utilice

MATLAB® para: (a) Dibujar el diagrama

de Bode de la planta "*�� ¿El margen

de fase corresponde al encontrado en el

inciso (a)? (b) Dibujar el diagrama de

Bode del sistema compensado. ¿El

margen de fase corresponde al

encontrado en el inciso (b)?

*Lineamientos para el desarrollo del trabajo colaborativo

Planeación de actividades para el desarrollo del

trabajo colaborativo

Roles a desarrollar por el estudiante dentro del grupo

colaborativo

Roles y responsabilidades para la producción de

entregables por los estudiantes

De acuerdo a los lineamientos que componen el

principio de acción responsable, los estudiantes

pueden diseñar un plan de trabajo a partir de la

reflexión analítica de la agenda de actividades, el

plan de evaluación, las guías y las rubricas

entregadas para el desarrollo de cada actividad

académica, diseñaran una propuesta para la

planeación de su trabajo colaborativo, que

responda a la particularidades y necesidades de la

estrategia de aprendizaje basa en proyectos, que

movilice la estrategia que se va a utilizar.

A cada integrante del equipo se le da una

responsabilidad para el cumplimiento de una tarea. Se

recomienda crear dentro del equipo de 5 estudiantes

un proceso de generación de normas de convivencia al

interior del grupo, así como distribuir roles de:

(a) Líder: Dinamizador del proceso, quien se preocupa

por verificar al interior del equipo que se estén

asumiendo las responsabilidades individuales y de

grupo, propicia que se mantenga el interés por la

actividad.

(b) Comunicador: responsable de la comunicación

entre el tutor y el equipo.

(c) Relator: Responsable de la relatoría de todos los

procesos en forma escrita. También es responsable por

recopilar y sistematizar la información a entregar al

tutor.

Para la entrega de todos los productos solicitados

en el curso debe tener presente lo siguiente:

1. Si el estudiante ingresa tres días antes del

cierre de la actividad y/o realizar menos de

tres participaciones en el foro no le

otorgara el puntaje de participación en

trabajo colaborativo.

2. No se reciben trabajos enviados a espacios

diferentes al creado para tal fin.

3. No se calificaran trabajos envidado fuera

de la fecha y hora de cierre de las

actividades establecidas en la agenda del

curso.

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(d) Utilero: Responsable de conseguir el material y/o las

herramientas de acuerdo a las necesidades del equipo

para el desarrollo de las actividades y/o procesos.

(e) Vigía del Tiempo: Controla el cronograma de tiempo

establecido, y es responsable porque el equipo

desarrolle las diferentes actividades dentro del tiempo

pactado.

Recomendaciones por el docente: Hacer la revisión de los contenidos de cada unidad y de los listados de referentes bibliográficos para apoyar el aprendizaje, elementos multimedia y enlaces de apoyo que fortalecerán las competencias esperadas. Hacer uso de las herramientas de apoyo sincrónico como el Chat en Línea del curso y de comunicación asincrónica como foros y correos. Uso de la norma APA, versión 3 en español (Traducción de la versión 6 en inglés) Para mayor información visitar el siguiente link: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/301127/Manual_de_Normas_APA.pdf Políticas de plagio: ¿Qué es el plagio para la UNAD? El plagio está definido por el diccionario de la Real Academia como la acción de "copiar en lo sustancial obras ajenas, dándolas como propias". Por tanto el plagio es

una falta grave: es el equivalente en el ámbito académico, al robo. Un estudiante que plagia no se toma su educación en serio, y no respeta el trabajo intelectual

ajeno.

No existe plagio pequeño. Si un estudiante hace uso de cualquier porción del trabajo de otra persona, y no documenta su fuente, está cometiendo un acto de

plagio. Ahora, es evidente que todos contamos con las ideas de otros a la hora de presentar las nuestras, y que nuestro conocimiento se basa en el conocimiento de

los demás. Pero cuando nos apoyamos en el trabajo de otros, la honestidad académica requiere que anunciemos explícitamente el hecho que estamos usando una

fuente externa, ya sea por medio de una cita o por medio de un paráfrasis anotado (estos términos serán definidos más adelante). Cuando hacemos una cita o un

paráfrasis, identificamos claramente nuestra fuente, no sólo para dar reconocimiento a su autor, sino para que el lector pueda referirse al original si así lo desea.

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Existen circunstancias académicas en las cuales, excepcionalmente, no es aceptable citar o parafrasear el trabajo de otros. Por ejemplo, si un docente asigna a sus

estudiantes una tarea en la cual se pide claramente que los estudiantes respondan utilizando sus ideas y palabras exclusivamente, en ese caso el estudiante no

deberá apelar a fuentes externas aún, si éstas estuvieran referenciadas adecuadamente.

Para mayor información visitar el siguiente link: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/434206/434206/anexo_2_polticas_sobre_el_plagio.html

ANEXO DE GRAFICOS

Figura No. 1 (Fase 1 Ejercicio 4)

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"#� =10

�� + 3�� "#� =

2

�� + 3�� "#/ =

10 + �

�/ + 5

Figura No. 3

(Fase 3 Ejercicio 1)

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�012 − 0.45�01 − 12 − 0.78�01 − 22 + 0.6�01 − 32 − 0.1�01 − 42 = 5012


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Figura No. 8 (Proyecto Final Actividad Teórica)

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Anexo 2 Formato de Autoevaluación Individual

Nombre del estudiante:

Grupo colaborativo

No.____

Valoración Baja

Entre 1 y 5

Valoración Media

Entre 6 y 8

Valoración Alta

Entre 9 y 10

Indicadores

¿Participé activamente en la actividad desde el inicio de la actividad?

¿Solucioné el interrogante asignado con todos los requerimientos?

¿Demostré interés en el proceso? ¿Realicé aportes pertinentes y asertivos que

condujeran a la solución del problema?

¿Expresé mis puntos de vista con claridad? ¿Apoyé mis ideas con argumentos?

¿Realicé las actividades asignadas con tiempo suficiente?

Resultado final:

Debe asignarse un puntaje en cada indicador, de acu erdo a la valoración Baja, Media o Alta, con número s enteros.

El Resultado Final Debe calcularse así:

Calculando el Promedio de todos los puntajes, sin decimales

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Anexo – 3 Formato de Coevaluación del grupo

Grupo colaborativo

No.____

Valoración Baja

Entre 1 y 5

Valoración Media

Entre 6 y 8

Valoración Alta Entre 9 y 10

Indicadores

¿Participaron en la actividad Todos los integrantes del grupo colaborativo?

¿Todos los integrantes del grupo colaborativo se manifestaron, desde el inicio de la actividad?

¿Todos los integrantes del grupo colaborativo solucionaron el interrogante asignado?

¿Todos los integrantes del grupo, realizaron aporte s pertinentes y asertivos que condujeran a la solució n del

problema?

¿Todos los integrantes del grupo realizaron las actividades asignadas con tiempo suficiente (Dentro de

las semanas establecidas)?

¿Todos los integrantes del grupo, tuvieron en cuent a las N-etiquetas, y fueron respetuosos en sus intervenci ones?

Resultado final:

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Debe asignarse un puntaje en cada indicador, de acu erdo a la valoración Baja, Media o Alta, con número s enteros.

El resultado final debe calcularse, así:

Calculando el Promedio de todos los puntajes, sin d ecimales

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