La aplicaci��n de m��todos estad��sticos en la valoraci��n masiva de inmuebles: una propuesta de regulaci��n en el marco normativo del Banco de Espa��a

Las valoraciones automatizadas (AVM seg��n sus siglas en ingl��s) son modelos matemáticos de valoraci��n que permiten estimar el valor de un inmueble o una cartera de inmuebles mediante la utilizaci��n de informaci��n de mercado previamente recogida y analizada. Las principales ventajas de los modelos AVM respecto a las valoraciones tradicionales son su objetividad, rapidez y econom��a. Existe regulaci��n al respecto y est��ndares profesionales en otros pa��ses, no obstante en Espa��a los criterios de valoraci��n mediante modelos AVM siguen siendo excesivamente b��sicos, al no establecer procesos concretos ni distinguir entre los diversos m��todos estad��sticos existentes y la aplicaci��n adecuada de los mismos. Por otra parte, desde la publicaci��n de la Circular 3/2008 del Banco de Espa��a se ha extendido el uso de este tipo de valoraciones en Espa��a para la actualizaci��n de valor de inmuebles en garant��a de pr��stamos hipotecarios. La actual desregularizaci��n en nuestro pa��s en cuanto a normativa de valoraciones automatizadas nos permite plantear propuestas y metodolog��as con el fin de aportar un punto de vista nuevo desde la investigaci��n, la experiencia en otros pa��ses y la pr��ctica empresarial m��s reciente. Este trabajo de investigaci��n trata de sentar las bases de una futura regulaci��n en Espa��a en materia de valoraciones masivas adaptadas al marco hipotecario espa��ol. ABSTRACT The Automated Valuation Models (AVM) are mathematically based valuation models that allow to estimate the value of a property or portfolio of properties by using market information previously collected and analyzed. The main advantages of the AVMs in comparison to traditional valuations are the objectivity, speed and economy. In other countries there is regulation and standards regarding the use of AVMs. However, in Spain the norms that apply to AVM valuations are still too basic, since these norms do not define specific processes and do not distinguish between the different statistical approaches available and their correct use. On the other hand, following the ratification of the 3/2008 Bank of Spain Circular the use of AVM models in Spain for the value update of mortgaged properties has increased. The current deregulation in Spain regarding Automated Valuation Models allows to provide propositions and methodologies in order to offer a new point of view based on the research, experience in other countries and the most recent professional practice. The present research thesis aims to provide basic principles and criteria for a future Spanish regulation on massive valuation in the context of the Spanish mortgage framework.

Analysis and Design Considerations of an Electric Vehicle Powertrain regarding Energy Efficiency and Magnetic Field Exposure

En esta tesis se analiza el sistema de tracci��n de un veh��culo el��ctrico de bater��a desde el punto de vista de la eficiencia energ��tica y de la exposici��n a campos magn��ticos por parte de los pasajeros (radiaci��n electromagn��tica). Este estudio incluye tanto el sistema de almacenamiento de energ��a como la m��quina el��ctrica, junto con la electr��nica de potencia y los sistemas de control asociados a ambos. Los an��lisis y los resultados presentados en este texto est��n basados en modelos matemáticos, simulaciones por ordenador y ensayos experimentales a escala de laboratorio. La investigaci��n llevada a cabo durante esta tesis tuvo siempre un marcado enfoque industrial, a pesar de estar desarrollada en un entorno de considerable car��cter universitario. Las l��neas de investigaci��n acometidas tuvieron como destinatario final al dise��ador y al fabricante del veh��culo, a pesar de lo cual algunos de los resultados obtenidos son preliminares y/o excesivamente acad��micos para resultar de inter��s industrial. En el ��mbito de la eficiencia energ��tica, esta tesis estudia sistemas h��bridos de almacenamiento de energ��a basados en una combinaci��n de bater��as de litio y supercondensadores. Este tipo de sistemas son analizados desde el punto de vista de la eficiencia mediante modelos matemáticos y simulaciones, cuantificando el impacto de ��sta en otros par��metros tales como el envejecimiento de las bater��as. Respecto a la m��quina el��ctrica, el estudio se ha centrado en m��quinas s��ncronas de imanes permanentes. El an��lisis de la eficiencia considera tanto el dise��o de la m��quina como la estrategia de control, dejando parcialmente de lado el inversor y la t��cnica de modulaci��n (que son incluidos en el estudio como fuentes adicionales de p��rdidas, pero no como potenciales fuentes de optimizaci��n de la eficiencia). En este sentido, tanto la topolog��a del inversor (trif��sico, basado en IGBTs) como la t��cnica de modulaci��n (control de corriente en banda de hist��resis) se establecen desde el principio. El segundo aspecto estudiado en esta tesis es la exposici��n a campos magn��ticos por parte de los pasajeros. Este tema se enfoca desde un punto de vista predictivo, y no desde un punto de vista de diagn��stico, puesto que se ha desarrollado una metodolog��a para estimar el campo magn��tico generado por los dispositivos de potencia de un veh��culo el��ctrico. Esta metodolog��a ha sido validada mediante ensayos de laboratorio. Otros aspectos importantes de esta contribuci��n, adem��s de la metodolog��a en s�� misma, son las consecuencias que se derivan de ella (por ejemplo, recomendaciones de dise��o) y la comprensi��n del problema proporcionada por esta. Las principales contribuciones de esta tesis se listan a continuaci��n: una recopilaci��n de modelos de p��rdidas correspondientes a la mayor��a de dispositivos de potencia presentes en un veh��culo el��ctrico de bater��a, una metodolog��a para analizar el funcionamiento de un sistema h��brido de almacenamiento de energ��a para aplicaciones de tracci��n, una explicaci��n de c��mo ponderar energ��ticamente los puntos de operaci��n par-velocidad de un veh��culo el��ctrico (de utilidad para evaluar el rendimiento de una m��quina el��ctrica, por ejemplo), una propuesta de incluir un convertidor DC-DC en el sistema de tracci��n para minimizar las p��rdidas globales del accionamiento (a pesar de las nuevas p��rdidas introducidas por el propio DC-DC), una breve comparaci��n entre dos tipos distintos de algoritmos de minimizaci��n de p��rdidas para m��quinas s��ncronas de imanes permanentes, una metodolog��a predictiva para estimar la exposici��n a campos magn��ticos por parte de los pasajeros de un veh��culo el��ctrico (debida a los equipos de potencia), y finalmente algunas conclusiones y recomendaciones de dise��o respecto a dicha exposici��n a campos magn��ticos. ABSTRACT This dissertation analyzes the powertrain of a battery electric vehicle, focusing on energy efficiency and passenger exposure to electromagnetic fields (electromagnetic radiation). This study comprises the energy storage system as well as the electric machine, along with their associated power electronics and control systems. The analysis and conclusions presented in this dissertation are based on mathematical models, computer simulations and laboratory scale tests. The research performed during this thesis was intended to be of industrial nature, despite being developed in a university. In this sense, the work described in this document was carried out thinking of both the designer and the manufacturer of the vehicle. However, some of the results obtained lack industrial readiness, and therefore they remain utterly academic. Regarding energy efficiency, hybrid energy storage systems consisting in lithium batteries, supercapacitors and up to two DC-DC power converters are considered. These kind of systems are analyzed by means of mathematical models and simulations from the energy efficiency point of view, quantifying its impact on other relevant aspects such as battery aging. Concerning the electric machine, permanent magnet synchronous machines are studied in this work. The energy efficiency analysis comprises the machine design and the control strategy, while the inverter and its modulation technique are taken into account but only as sources of further power losses, and not as potential sources for further efficiency optimization. In this sense, both the inverter topology (3-phase IGBT-based inverter) and the switching technique (hysteresis current control) are fixed from the beginning. The second aspect studied in this work is passenger exposure to magnetic fields. This topic is approached from the prediction point of view, rather than from the diagnosis point of view. In other words, a methodology to estimate the magnetic field generated by the power devices of an electric vehicle is proposed and analyzed in this dissertation. This methodology has been validated by laboratory tests. The most important aspects of this contribution, apart from the methodology itself, are the consequences (for instance, design guidelines) and the understanding of the magnetic radiation issue provided by it. The main contributions of this dissertation are listed next: a compilation of loss models for most of the power devices found in a battery electric vehicle powertrain, a simulation-based methodology to analyze hybrid energy storage performance in traction applications, an explanation of how to assign energy-based weights to different operating points in traction drives (useful when assessing electrical machine performance, for instance), a proposal to include one DC-DC converter in electric powertrains to minimize overall power losses in the system (despite the new losses added by the DC-DC), a brief comparison between two kinds of loss-minimization algorithms for permanent magnet synchronous machines in terms of adaptability and energy efficiency, a predictive methodology to estimate passenger magnetic field exposure due to power devices in an electric vehicle, and finally some useful conclusions and design guidelines concerning magnetic field exposure.

El problema del rozamiento en el an��lisis de estructuras de f��brica mediante modelos de s��lidos r��gidos

La evaluaci��n de la seguridad de estructuras antiguas de f��brica es un problema abierto.El material es heterog��neo y anis��tropo, el estado previo de tensiones dif��cil de conocer y las condiciones de contorno inciertas. A comienzos de los a��os 50 se demostr�� que el an��lisis l��mite era aplicable a este tipo de estructuras, consider��ndose desde entonces como una herramienta adecuada. En los casos en los que no se produce deslizamiento la aplicaci��n de los teoremas del an��lisis l��mite est��ndar constituye una herramienta formidable por su simplicidad y robustez. No es necesario conocer el estado real de tensiones. Basta con encontrar cualquier soluci��n de equilibrio, y que satisfaga las condiciones de l��mite del material, en la seguridad de que su carga ser�� igual o inferior a la carga real de inicio de colapso. Adem��s esta carga de inicio de colapso es ��nica (teorema de la unicidad) y se puede obtener como el ��ptimo de uno cualquiera entre un par de programas matemáticos convexos duales. Sin embargo, cuando puedan existir mecanismos de inicio de colapso que impliquen deslizamientos, cualquier soluci��n debe satisfacer tanto las restricciones est��ticas como las cinem��ticas, as�� como un tipo especial de restricciones disyuntivas que ligan las anteriores y que pueden plantearse como de complementariedad. En este ��ltimo caso no est�� asegurada la existencia de una soluci��n ��nica, por lo que es necesaria la b��squeda de otros m��todos para tratar la incertidumbre asociada a su multiplicidad. En los ��ltimos a��os, la investigaci��n se ha centrado en la b��squeda de un m��nimo absoluto por debajo del cual el colapso sea imposible. Este m��todo es f��cil de plantear desde el punto de vista matem��tico, pero intratable computacionalmente, debido a las restricciones de complementariedad 0 ������y ������z ������0 que no son ni convexas ni suaves. El problema de decisi��n resultante es de complejidad computacional No determinista Polinomial (NP)- completo y el problema de optimizaci��n global NP-dif��cil. A pesar de ello, obtener una soluci��n (sin garant��a de exito) es un problema asequible. La presente tesis propone resolver el problema mediante Programaci��n Lineal Secuencial, aprovechando las especiales caracter��sticas de las restricciones de complementariedad, que escritas en forma bilineal son del tipo y ������z = 0; y ������0; z ������0 , y aprovechando que el error de complementariedad (en forma bilineal) es una funci��n de penalizaci��n exacta. Pero cuando se trata de encontrar la peor soluci��n, el problema de optimizaci��n global equivalente es intratable (NP-dif��cil). Adem��s, en tanto no se demuestre la existencia de un principio de m��ximo o m��nimo, existe la duda de que el esfuerzo empleado en aproximar este m��nimo est�� justificado. En el cap��tulo 5, se propone hallar la distribuci��n de frecuencias del factor de carga, para todas las soluciones de inicio de colapso posibles, sobre un sencillo ejemplo. Para ello, se realiza un muestreo de soluciones mediante el m��todo de Monte Carlo, utilizando como contraste un m��todo exacto de computaci��n de politopos. El objetivo final es plantear hasta que punto est�� justificada la busqueda del m��nimo absoluto y proponer un m��todo alternativo de evaluaci��n de la seguridad basado en probabilidades. Las distribuciones de frecuencias, de los factores de carga correspondientes a las soluciones de inicio de colapso obtenidas para el caso estudiado, muestran que tanto el valor m��ximo como el m��nimo de los factores de carga son muy infrecuentes, y tanto m��s, cuanto m��s perfecto y cont��nuo es el contacto. Los resultados obtenidos confirman el inter��s de desarrollar nuevos m��todos probabilistas. En el cap��tulo 6, se propone un m��todo de este tipo basado en la obtenci��n de m��ltiples soluciones, desde puntos de partida aleatorios y calificando los resultados mediante la Estad��stica de Orden. El prop��sito es determinar la probabilidad de inicio de colapso para cada soluci��n.El m��todo se aplica (de acuerdo a la reducci��n de expectativas propuesta por la Optimizaci��n Ordinal) para obtener una soluci��n que se encuentre en un porcentaje determinado de las peores. Finalmente, en el cap��tulo 7, se proponen m��todos h��bridos, incorporando metaheur��sticas, para los casos en que la b��squeda del m��nimo global est�� justificada. Abstract Safety assessment of the historic masonry structures is an open problem. The material is heterogeneous and anisotropic, the previous state of stress is hard to know and the boundary conditions are uncertain. In the early 50's it was proven that limit analysis was applicable to this kind of structures, being considered a suitable tool since then. In cases where no slip occurs, the application of the standard limit analysis theorems constitutes an excellent tool due to its simplicity and robustness. It is enough find any equilibrium solution which satisfy the limit constraints of the material. As we are certain that this load will be equal to or less than the actual load of the onset of collapse, it is not necessary to know the actual stresses state. Furthermore this load for the onset of collapse is unique (uniqueness theorem), and it can be obtained as the optimal from any of two mathematical convex duals programs However, if the mechanisms of the onset of collapse involve sliding, any solution must satisfy both static and kinematic constraints, and also a special kind of disjunctive constraints linking the previous ones, which can be formulated as complementarity constraints. In the latter case, it is not guaranted the existence of a single solution, so it is necessary to look for other ways to treat the uncertainty associated with its multiplicity. In recent years, research has been focused on finding an absolute minimum below which collapse is impossible. This method is easy to set from a mathematical point of view, but computationally intractable. This is due to the complementarity constraints 0 ������y ������z ������0 , which are neither convex nor smooth. The computational complexity of the resulting decision problem is "Not-deterministic Polynomialcomplete" (NP-complete), and the corresponding global optimization problem is NP-hard. However, obtaining a solution (success is not guaranteed) is an affordable problem. This thesis proposes solve that problem through Successive Linear Programming: taking advantage of the special characteristics of complementarity constraints, which written in bilinear form are y ������z = 0; y ������0; z ������0 ; and taking advantage of the fact that the complementarity error (bilinear form) is an exact penalty function. But when it comes to finding the worst solution, the (equivalent) global optimization problem is intractable (NP-hard). Furthermore, until a minimum or maximum principle is not demonstrated, it is questionable that the effort expended in approximating this minimum is justified. XIV In chapter 5, it is proposed find the frequency distribution of the load factor, for all possible solutions of the onset of collapse, on a simple example. For this purpose, a Monte Carlo sampling of solutions is performed using a contrast method "exact computation of polytopes". The ultimate goal is to determine to which extent the search of the global minimum is justified, and to propose an alternative approach to safety assessment based on probabilities. The frequency distributions for the case study show that both the maximum and the minimum load factors are very infrequent, especially when the contact gets more perfect and more continuous. The results indicates the interest of developing new probabilistic methods. In Chapter 6, is proposed a method based on multiple solutions obtained from random starting points, and qualifying the results through Order Statistics. The purpose is to determine the probability for each solution of the onset of collapse. The method is applied (according to expectations reduction given by the Ordinal Optimization) to obtain a solution that is in a certain percentage of the worst. Finally, in Chapter 7, hybrid methods incorporating metaheuristics are proposed for cases in which the search for the global minimum is justified.

Transformada Wavelet Compleja de Doble ��rbol (DT-CWT) y su aplicaci��n en Teledetecci��n. Nuevos modelos y aplicaciones

La teledetecci��n o percepci��n remota (remote sensing) es la ciencia que abarca la obtenci��n de informaci��n (espectral, espacial, temporal) sobre un objeto, ��rea o fen��meno a trav��s del an��lisis de datos adquiridos por un dispositivo que no est�� en contacto con el elemento estudiado. Los datos obtenidos a partir de la teledetecci��n para la observaci��n de la superficie terrestre com��nmente son im��genes, que se caracterizan por contar con un sinn��mero de aplicaciones que est��n en continua evoluci��n, por lo cual para solventar los constantes requerimientos de nuevas aplicaciones a menudo se proponen nuevos algoritmos que mejoran o facilitan alg��n proceso en particular. Para el desarrollo de dichos algoritmos, es preciso hacer uso de m��todos matemáticos que permitan la manipulaci��n de la informaci��n con alg��n fin espec��fico. Dentro de estos m��todos, el an��lisis multi-resoluci��n se caracteriza por permitir analizar una se��al en diferentes escalas, lo que facilita trabajar con datos que puedan tener resoluciones diferentes, tal es el caso de las im��genes obtenidas mediante teledetecci��n. Una de las alternativas para la implementaci��n de an��lisis multi-resoluci��n es la Transformada Wavelet Compleja de Doble ��rbol (DT-CWT). Esta transformada se implementa a partir de dos filtros reales y se caracteriza por presentar invariancia a traslaciones, precio a pagar por su caracter��stica de no ser cr��ticamente muestreada. A partir de las caracter��sticas de la DT-CWT se propone su uso en el dise��o de algoritmos de procesamiento de imagen, particularmente im��genes de teledetecci��n. Estos nuevos algoritmos de procesamiento digital de im��genes de teledetecci��n corresponden particularmente a fusi��n y detecci��n de cambios. En este contexto esta tesis presenta tres algoritmos principales aplicados a fusi��n, evaluaci��n de fusi��n y detecci��n de cambios en im��genes. Para el caso de fusi��n de im��genes, se presenta un esquema general que puede ser utilizado con cualquier algoritmo de an��lisis multi-resoluci��n; este algoritmo parte de la implementaci��n mediante DT-CWT para luego extenderlo a un m��todo alternativo, el filtro bilateral. En cualquiera de los dos casos la metodolog��a implica que la inyecci��n de componentes pueda realizarse mediante diferentes alternativas. En el caso del algoritmo de evaluaci��n de fusi��n se presenta un nuevo esquema que hace uso de procesos de clasificaci��n, lo que permite evaluar los resultados del proceso de fusi��n de forma individual para cada tipo de cobertura de uso de suelo que se defina en el proceso de evaluaci��n. Esta metodolog��a permite complementar los procesos de evaluaci��n tradicionales y puede facilitar el an��lisis del impacto de la fusi��n sobre determinadas clases de suelo. Finalmente, los algoritmos de detecci��n de cambios propuestos abarcan dos enfoques. El primero est�� orientado a la obtenci��n de mapas de sequ��a en datos multi-temporales a partir de ��ndices espectrales. El segundo enfoque propone la utilizaci��n de un ��ndice global de calidad espectral como filtro espacial. La utilizaci��n de dicho filtro facilita la comparaci��n espectral global entre dos im��genes, esto unido a la utilizaci��n de umbrales, conlleva a la obtenci��n de im��genes diferencia que contienen la informaci��n de cambio. ABSTRACT Remote sensing is a science relates to information gathering (spectral, spatial, temporal) about an object, area or phenomenon, through the analysis of data acquired by a device that is not in contact with the studied item. In general, data obtained from remote sensing to observe the earth���s surface are images, which are characterized by having a number of applications that are constantly evolving. Therefore, to solve the constant requirements of applications, new algorithms are proposed to improve or facilitate a particular process. With the purpose of developing these algorithms, each application needs mathematical methods, such as the multiresolution analysis which allows to analyze a signal at different scales. One of the options is the Dual Tree Complex Wavelet Transform (DT-CWT) which is implemented from two real filters and is characterized by invariance to translations. Among the advantages of this transform is its successful application in image fusion and change detection areas. In this regard, this thesis presents three algorithms applied to image fusion, assessment for image fusion and change detection in multitemporal images. For image fusion, it is presented a general outline that can be used with any multiresolution analysis technique; this algorithm is proposed at first with DT-CWT and then extends to an alternative method, the bilateral filter. In either case the method involves injection of components by various means. For fusion assessment, the proposal is focused on a scheme that uses classification processes, which allows evaluating merger results individually for each type of land use coverage that is defined in evaluation process. This methodology allows complementing traditional assessment processes and can facilitate impact analysis of the merger on certain kinds of soil. Finally, two approaches of change detection algorithms are included. The first is aimed at obtaining drought maps in multitemporal data from spectral indices. The second one takes a global index of spectral quality as a spatial filter. The use of this filter facilitates global spectral comparison between two images and by means of thresholding, allows imaging containing change information.

Metodolog��a para la optimizaci��n y an��lisis de la respuesta de medios e infraestructuras en el sistema aeroportuario en operaciones invernales mediante modelos basados en algor��tmos gen��ticos

En este estudio, englobado dentro del campo de la investigaci��n operacional en aeropuertos, se considera el problema de la optimizaci��n de la secuencia de descontaminaci��n de nieve de los tramos que componen el ��rea de maniobras de un aeropuerto, denominado RM-AM. Este problema se enfrenta a la optimizaci��n de recursos limitados para retirar la nieve de las calles de rodadura y pistas, dej��ndolas en un estado aceptable para la operaci��n de aeronaves. El campo de vuelos se divide en subconjuntos de tramos significativos para la operaci��n y se establecen tiempos objetivo de apertura al tr��fico de aeronaves. Se desarrollan varios algoritmos matemáticos en los que se proponen distintas funciones objetivo, como son la hora de finalizaci��n del proceso, la suma de las horas de finalizaci��n de cada tramo, o el retraso entre la hora estimada y la hora de finalizaci��n. Durante este proceso, se van introduciendo restricciones operativas relativas al cumplimiento de objetivos operativos parciales aplicados a las zonas de especial inter��s, o relativas a la operaci��n de los equipos de descontaminaci��n. El problema se resuelve mediante optimizaci��n basada en programaci��n lineal. Los resultados de las pruebas computacionales se hacen sobre cinco modelos de ��rea de maniobras en los que va creciendo la complejidad y el tama��o. Se comparan las prestaciones de los distintos algoritmos. Una vez definido el modelo matem��tico para la optiamizaci��n, se propone una metodolog��a estructurada para abordar dicho problema para cualquier ��rea de manobras. Se define una estrategia en la operaci��n. Se acomete el ��rea de maniobras por zonas, con la condici��n de que los subconjuntos de tramos significativos queden englobados dentro de una sola de estas zonas. El problema se resuelve mediante un proceso iterativo de optimizaci��n aplicado sucesivamente a las zonas que componen el ��rea de maniobras durante cada iteraci��n. Se analiza la repercusi��n de los resultados en los procesos DMAN, AMAN y TP, para la integraci��n de los resultados en el c��lculo de TSAT y EBIT. El m��todo se particulariza para el caso del ��rea de maniobras del Aeropuerto Adolfo Su��rez Madrid Barajas. ABSTRACT This study, which lies within the field of operations research in airports, considers the optimisation of the sequence for clearing snow from stretches of the manoeuvring area of an airport, known as RM-AM. This issue involves the optimisation of limited resources to remove snow from taxiways and runways thereby leaving them in an acceptable condition for operating aircraft. The airfield is divided into subsets of significant stretches for the purpose of operations and target times are established during which these are open to aircraft traffic. The study contains several mathematical models each with different functions, such as the end time of the process, the sum of the end times of each stretch, and gap between the estimated and the real end times. During this process, we introduce different operating restrictions on partial fulfilment of the operational targets as applied to zones of special interest, or relating to the operation of the snow-clearing machines. The problem is solved by optimisation based on linear programming. Computational tests are carried out on five distinct models of the manoeuvring area, which cover increasingly complex situations and larger areas. The different algorithms are then compared to one other. Having defined the mathematical model for the optimisation, we then set out a structured methodology to deal with any type of manoeuvring area. In other words, we define an operational strategy. The airfield is divided into subsets of significant stretches for the purpose of operations and target times are set at which these are to be open to aircraft traffic. The manoeuvring area is also divided into zones, with the condition that the subsets of significant stretches lie within just one of these zones. The problem is solved by an iterative optimisation process based on linear programming applied successively to the zones that make up the manoeuvring area during each iteration. The impact of the results on DMAN, AMAN and TP processes is analysed for their integration into the calculation of TSAT and EBIT. The method is particularized for the case of the manoeuvring area of Adolfo Suarez Madrid - Barajas Airport.