University of Puerto Rico at Mayagüez Institutional Repository
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Arc flash boundary assessment on LV cabinets during Saharan dust outbreaks in Puerto Rico
No full textThe impact of Saharan dust outbreaks on arc flash boundaries in low-voltage (LV) cabinets has not been adequately considered. Arc flashes on AC systems, influenced by air conductivity and electromagnetic fields, pose significant hazards, yet conventional safety models do not account for atmospheric variations. To address this gap, new equations based on the Heaviside-Maxwell framework have been developed to quantify how changes in air conductivity, with and without contamination, affect arc flash boundaries. These equations, derived from physical laws, evaluate how increased atmospheric conductivity alters boundary distances and incident energy levels. To verify the results, simulations were conducted using electrical engineering software, applying the models to LV cabinets within the UPRM distribution system. Findings reveal that elevated dust concentrations reduce boundary distances and increase incident energy, exceeding standard safety thresholds. This challenges existing risk assessments, which overlook environmental pollutants. Empirical validation supports revising IEEE 1584 and NFPA 70E to integrate atmospheric conditions into arc flash evaluations, ensuring safety standards align with physical laws and Maxwell’s equations.El impacto de los brotes de polvo sahariano en los límites de los relámpagos de arco en armarios de bajo voltaje (LV) no ha sido adecuadamente considerado. Estos eventos, influenciados por la conductividad del aire y los campos electromagnéticos, represen- tan riesgos significativos, pero los modelos de seguridad convencionales no contemplan variaciones atmosféricas. Para abordar esta deficiencia, se han desarrollado nuevas ecua- ciones basadas en el marco de Heaviside-Maxwell para cuantificar cómo los cambios en la conductividad del aire, con y sin contaminación, afectan los límites del arco eléctrico. Estas ecuaciones, derivadas de leyes físicas, evalúan cómo el aumento de la conductivi- dad atmosférica altera distancias límite y niveles de energía incidente. Para verificar los resultados, se realizaron simulaciones en software de ingeniería eléctrica, aplicando los modelos a armarios de LV en el sistema de distribución de la UPRM. Los hallazgos revelan que mayores concentraciones de polvo reducen las distancias límite e incremen- tan la energía incidente, superando los umbrales de seguridad. La validación empírica respalda la revisión de IEEE 1584 y NFPA 70E, integrando condiciones atmosféricas en las evaluaciones de riesgo.I am deeply grateful for the financial support provided by the National Science Foundation (NSF) through two pivotal grants that have significantly contributed to my professional development and research endeavors. The first, NSF Grant No. 1834620, awarded to the Computing Alliance of Hispanic-Serving Institutions (CAHSI), has been instrumental in fostering collaborative research opportunities and promoting diversity in computing. This grant facilitated my engagement with a network of scholars and professionals dedicated to advancing the representation of Hispanic students in STEM fields.
Additionally, NSF Grant No. 1829199, supporting the I-Corps Sites: Type I program at the University of Puerto Rico at Mayagüez, has been invaluable in enhancing my entrepreneurial skills and understanding of technology commercialization. Participation in this program allowed me to explore the practical applications of my research, engage with industry mentors, and gain insights into the startup ecosystem. I sincerely appreciate the NSF's commitment to empowering researchers and fostering innovation through these initiatives.Spring202
Detección de Listeria monocytogenes en playas del oeste de Puerto Rico donde se practica la pesca recreativa
No full textListeria monocytogenes is a pathogen of public health concern, capable of causing listeriosis, a severe illness especially dangerous to pregnant women, the elderly, and immunocompromised individuals. Its resilience and occurrence in aquatic environments pose risks for seafood consumption and recreational water use, emphasizing the need for water quality monitoring.
This study investigated the presence and prevalence of L. monocytogenes in coastal waters from several beaches, analyzing how environmental factors—rainfall, salinity, temperature, pH, and dissolved oxygen—influence its occurrence. Samples were collected during both rainy and dry periods, and bacterium detection was carried out using the Bacteriological Analytical Manual (BAM), Chapter 10, which includes selective enrichment and differential media techniques.
Findings revealed a higher prevalence during rainy periods, likely due to increased nutrient runoff, reduced salinity, and lower dissolved oxygen levels. Guanajibo Beach (Mayagüez) and Ostiones Beach (Cabo Rojo) showed the highest concentrations. These results underscore the significance of routine monitoring in coastal areas to mitigate health risks and understand pathogen dynamics in changing marine environments.Listeria monocytogenes es un patógeno de relevancia en salud pública, capaz de causar listeriosis, una enfermedad grave que afecta especialmente a mujeres embarazadas, personas mayores e individuos inmunocomprometidos. Su resistencia y presencia en ecosistemas acuáticos representan un riesgo para el consumo de productos marinos y el uso recreativo de aguas contaminadas, lo que resalta la importancia del monitoreo de la calidad del agua.
Este estudio investigó la presencia y prevalencia de L. monocytogenes en aguas costeras de varias playas, analizando cómo factores ambientales como la lluvia, salinidad, temperatura, pH y oxígeno disuelto influyen en su aparición. Se recolectaron muestras en periodos lluviosos y secos, y la detección del patógeno se realizó siguiendo el Capítulo 10 del Manual Analítico Bacteriológico (BAM), que incluye técnicas de enriquecimiento selectivo y medios diferenciales.
Los resultados revelaron una mayor prevalencia durante los periodos lluviosos, probablemente debido al aumento de nutrientes, la disminución de salinidad y la reducción del oxígeno disuelto. Las playas de Guanajibo (Mayagüez) y Ostiones (Cabo Rojo) registraron las concentraciones más altas. Estos hallazgos destacan la importancia del monitoreo regular en zonas costeras para mitigar riesgos sanitarios y comprender la dinámica de patógenos en ambientes marinos en cambio.Spring202
Near infrared and raman spectroscopic analysis of ¨queso blanco del pais¨
No full textThe accurate detection of parameters such as water content and chemical composition and others of various kinds of cheeses is crucial in the food industry to ensure product quality and authenticity. Many traditional techniques used for cheese analysis are time-consuming and expensive. This study focuses on the application of advanced spectroscopic techniques, specifically Raman spectroscopy and near-infrared (NIR) spectroscopy, combined with multivariate analysis such as with principal component analysis (PCA) and Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA) techniques for cheese differentiation and classification. Both approaches allowed for rapid and non-destructive evaluation of the samples. The use of principal component analysis (PCA) effectively reduced the dimensionality of the spectral data and identified significant patterns. In addition, PLS-DA facilitated classification by handling highly correlated predictor variables. The results demonstrate the effectiveness of this methodology in accurately identifying different types of cheeses, offering a quick and non-destructive approach to dairy sorting in the food industry. This approach could significantly enhance the quality and authenticity of dairy products in the market, as well as optimize production processes and quality control in the food industry.La detección precisa de parámetros como contenido de agua, composición química, entre otros, de diversas clases de quesos es crucial en la industria alimentaria para garantizar la calidad y autenticidad del producto. Actualmente, muchas de las técnicas utilizadas para el análisis de quesos son largas y costosas. Este estudio se centra en la aplicación de técnicas espectroscópicas, específicamente la espectroscopía de Raman y la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR), junto con análisis multivariado como técnicas de análisis de componentes principales (PCA) y Análisis discriminante de mínimos cuadrados parciales (PLS-DA) para la diferenciación y clasificación de quesos. Ambas técnicas permitieron una evaluación rápida y no destructiva de las muestras. La aplicación de análisis de componentes principales (PCA) permitió reducir la dimensionalidad de los datos espectrales y destacar patrones significativos. Además, PLS-DA facilito la clasificación debido a que las variables predictoras están altamente correlacionadas. Los resultados demuestran la eficacia de esta metodología en la identificación precisa de diferentes tipos de quesos, ofreciendo un enfoque rápido y no destructivo para la clasificación de productos lácteos en la industria alimentaria. Este enfoque podría contribuir significativamente a mejorar la calidad y autenticidad de los productos lácteos en el mercado, así como a optimizar los procesos de producción y control de calidad en la industria alimentaria.Summer202
Differences of abundance, volume density and diversity of diurnal caridean shrimps between seagrass meadows of the invasive species Halophila stipulacea and the native species Thalassia testudinum
No full textTo evaluate the effect of the arrival of the seagrass species Halophila stipulacea on seagrass-associated invertebrates, caridean shrimps were sampled in meadows dominated by the native seagrass Thalassia testudinum and the invasive Halophila stipulacea at three zones in southwestern Puerto Rico. Samples were collected in triplicate 10-meter transects during two sampling periods over a span of three months during summer 2024 using a 1.2-mm mesh push net. Eight genera of caridean shrimps were collected. However, 82.19% of the total abundance (N = 3,203) was accounted for by four genera. Hippolyte sp. (28.11%), Palaemonella sp. (26.47%), and Thor sp. (11.13%) were more abundant in H. stipulacea beds while Latreutes fucorum (15.98%) was more abundant in T. testudinum beds. The genus with the consistently highest overall abundance was Hippolyte spp. in both seagrass species, followed by Palaemonella sp. or Latreutes fucorum in H. stipulacea and T. testudinum, respectively. On the other hand, Leander tenuicornis was the least abundant species overall, followed by Tozeuma carolinense, which was found only in T. testudinum in one zone (PAR). Latreutes sp., Palaemonella sp., Processa sp., and Tozeuma sp. contribute heavily to separating La Parguera from the other two zones, while Laender sp. and Hippolyte sp. contribute to the identity of Boquerón Beach and Alpheus sp. and Thor sp. are more associated with Jobos Bay. The significant difference in shrimp abundance (p < 0.01) suggests a preference by the caridean shrimp for the invasive seagrass H. stipulacea over the native seagrass T. testudinum.Para evaluar el efecto de la llegada de la especie de hierba marina invasora Halophila
stipulacea, se tomaron muestras de camarones carideos en praderas de hierbas marinas
dominadas por la especie nativa Thalassia testudinum y la especie invasora Halophila
stipulacea en tres sitios de estudio en el suroeste de Puerto Rico durante horas de la mañana.
Las muestras fueron colectadas en triplicado en transectos de 10 metros durante dos periodos
de muestreo dentro de un lapso de tres meses durante el verano de 2024 utilizando un “push
net” con malla de 1.2mm. Ocho géneros de camarones carídeos fueron colectados, sin
embargo, 82.19% de la abundancia total (N =. 3,203) correspondió a cuatro géneros.
Hippolyte sp. (28.11%), Palaemonella sp. (26.47%), and Thor sp. (11.13%) resultaron ser
más abundantes en praderas de H. stipulacea mientras que Latreutes fucorum (15.98%)
resultó ser más abundante en praderas de T. testudinum. El género con la mayor abundancia
en embas especies de hierbas marinas fue Hippolyte spp., seguida por Palaemonella sp. o
Latreutes fucorum, en H. stipulacea y T. testudinum respectivamente. Por otro lado, Leander
tenuicornis fue la especie menos abundnate en general, seguida por Tozeuma carolinense,
que solo se encontró en T. testudinum y únicamente en una zona. Las especies Latreutes
fucorum, Palaemonella sp., Processa sp., y Tozeuma carolinense contribuyen
significativamentre a diferenciar a La Parguera, mientras que Leander tenuicornis e
Hippolyte spp., aportan a la identidad de Boqueron, y Alpheus sp., y Thor sp., están más
asociadas con la Bahía de Jobos. La diferencia significativa en densidad (ind/m) de
camarones carideos (p < 0.01) sugiere que hay una preferencia por la hierba invasora H.
stipulacea por parte de los camarones carideos en comparación con la hierba nativa T.
testudinum.Fall202
A preliminary assessment of the biodiversity of inner-coastal zooplankton of southwestern Puerto Rico emphasizing the use of a DNA metabarcoding approach
No full textZooplankton communities are fundamental to marine food webs and ecosystem functioning, yet their biodiversity in tropical regions like Puerto Rico remains understudied. It is crucial to understand the zooplankton biodiversity given the current risks posed by climate change and anthropogenic pressures. This study provides the first metabarcoding assessment of zooplankton diversity in La Parguera, southwestern Puerto Rico, combining cytochrome c oxidase subunit 1 (CO1) metabarcoding with traditional microscopy to offer a comprehensive overview. Zooplankton samples were collected during autumn and winter (2019–2020), across diel cycles and using three mesh sizes (63 µm, 202 µm, 500 µm). Microscopy results suggested higher abundance of calanoid copepods (e.g. Paracalanus sp. and Acartia spp.), compared to other organisms, consistent with previous studies. In contrast, metabarcoding revealed a more diverse community than the microscopy methods, with high relative abundance of meroplanktonic molluscs (e.g., Caenogastropoda) and arthropod larvae (e.g., Mithrax hispidus), likely due to primer biases and enhanced detection of larval stages. The CO1 dataset enabled the detection of cryptic taxa (e.g., Aglaophenia latecarinata) using a customized bioinformatic pipeline. Statistical analyses, including t-tests and ANOVAs, revealed no significant differences in total zooplankton DNA abundance across diel, seasonal, or mesh-size gradients, suggesting short-term stability. A significant effect of season was observed in a two-way ANOVA model, but this result was likely driven by unbalanced sampling effort rather than ecological differences. This work establishes a critical baseline for zooplankton research in Puerto Rico after two decades of limited study, highlighting the value of integrative approaches to monitor biodiversity shifts in vulnerable tropical ecosystems.Las comunidades de zooplancton son fundamentales para las redes tróficas marinas y el funcionamiento de los ecosistemas, pero la biodiversidad en regiones tropicales como Puerto Rico sigue siendo poco estudiada. Este estudio presenta la primera evaluación de diversidad de zooplancton en La Parguera (suroeste de Puerto Rico) mediante metabarcoding de ADN, combinando el marcador CO1 con microscopía tradicional para ofrecer una visión integral. Las muestras de zooplancton se recolectaron durante otoño e invierno (2019–2020), en ciclos diurnos/nocturnos y con tres tamaños de malla (63 µm, 202 µm, 500 µm). Los resultados de microscopía sugieren una mayor abundancia de copépodos calanoides (ej., Paracalanus y Acartia spp.), en comparación a otros organismos, coincidiendo con estudios históricos. En contraste, el metabarcoding de ADN reveló una comunidad más diversa, con alta abundancia relativa de moluscos (ej., Caenogastropoda) y artrópodos (ej., Mithrax hispidus), probablemente por sesgos de los primers y una mejor detección de etapas larvales. Los datos de CO1 permitieron detectar taxones crípticos (ej., Aglaophenia latecarinata) mediante un pipeline bioinformático personalizado. Las pruebas estadísticas que se llevaron a cabo (t-tests y ANOVAs) demostraron que no hubo diferencias significativas en abundancia de ADN total de zooplankton entre ciclos diurnos/nocturnos, temporada o tamaño de malla, sugiriendo estabilidad comunitaria a corto plazo. Sin embargo, un efecto estadísticamente significativo en temporada se observó, aunque este resultado probablemente se debió a un muestreo desbalanceado más que a diferencias ecológicas. Este trabajo establece una línea base crítica para investigaciones futuras en Puerto Rico tras dos décadas de estudios limitados, resaltando el valor de enfoques integrativos para monitorear cambios en la biodiversidad de ecosistemas tropicales vulnerables.Sea Grant Puerto Rico; Caribbean Coastal Ocean Observing System (CARICOOS)Spring202
Machine learning based surrogate modeling and multi-objective optimization for energy absorption and mass trade-offs in structural design
No full textThis thesis investigates the use of machine learning techniques to approximate high-dimensional response surfaces for multi-objective optimization in structural design. The study focuses on reducing computational cost by leveraging surrogate models to predict energy absorption under multiple loading conditions based on geometric parameters. The methodology combines Random Forest regression for force-displacement curve prediction, Gaussian Process Regression (GPR) for surface approximation, and NSGA-II for multi-objective optimization. Each configuration is evaluated across three independent load cases, axial and two lateral directions, and structural mass, forming a ten-dimensional space for design exploration. Results demonstrate that surrogate models can approximate energy response surfaces with high accuracy, enabling efficient optimization without additional simulations. The framework effectively identifies trade-offs between energy absorption and material efficiency, offering a scalable tool for real world engineering applications.Esta tesis investiga el uso de técnicas de aprendizaje automático para aproximar superficies de respuesta en espacios de alta dimensión, aplicadas a la optimización multiobjetivo en diseño estructural. El estudio se enfoca en reducir el costo computacional mediante el uso de modelos sustitutos que predicen la absorción de energía bajo múltiples condiciones de carga, a partir de parámetros geométricos. La metodología combina regresión mediante Bosques Aleatorios para la predicción de curvas fuerza-desplazamiento, Regresión por Procesos Gaussianos (GPR) para la aproximación de superficies, y el algoritmo NSGA-II para la optimización multiobjetivo. Cada configuración es evaluada en tres casos de carga independientes, en dirección axial y dos laterales, y también se considera la masa estructural, conformando un espacio de diseño de diez dimensiones. Los resultados demuestran que los modelos sustitutos pueden aproximar con alta precisión las superficies de respuesta de energía, permitiendo una optimización eficiente sin requerir simulaciones adicionales. El marco propuesto identifica de manera efectiva los compromisos entre absorción de energía y eficiencia material, ofreciendo una herramienta escalable para aplicaciones de ingeniería en el mundo real.Summer202
Evaluación agronómica y efecto del gusano cogollero [ (J.E. Smith)] en germoplasma de maíz ( .) caribeño
No full textCorn (Zea mays L.) faces challenges such as infestation of Spodoptera frugiperda, that affects its yield. Despite progress with Bt corn and integrated pest management, resistance to the fall armyworm remains a problem. This study evaluated resistance to the fall armyworm and agronomic traits of Caribbean corn genotypes at the Agricultural Experimental Station of Lajas, Puerto Rico and at Iowa State University, Ames, Iowa, U.S. Puerto Rico Group 5A, Puerto Rico 12, and Puerto Rico 13 genotypes showed high resistance under artificial infestation and good performance in ear traits. Puerto Rico 16, Puerto Rico OhioS10(R)C3, and ‘Suresweet 2011’ had lower resistance to artificial infestation, but suffered less damage in natural infestation. Some also excelled in ear characteristics and reproductive development. Although the mir1 gene is present in most of the genotypes studied, other factors may influence the observed resistance. These results highlight the potential of certain genotypes for use in plant breeding.El maíz (Zea mays L.) enfrenta desafíos como la infestación de Spodoptera
frugiperda, que afecta su rendimiento. A pesar de los avances con el maíz Bt y el manejo integrado de plagas, la resistencia al gusano cogollero sigue siendo un problema. Este estudio evaluó la resistencia al gusano cogollero y las características agronómicas de genotipos de maíz caribeños en la Estación Experimental Agrícola de Lajas, Puerto Rico, y en la Universidad Estatal de Iowa, Ames, Iowa, EE.UU. Los genotipos Puerto Rico Group 5A, Puerto Rico 12 y Puerto Rico 13 mostraron alta resistencia bajo infestación artificial y buen desempeño en características de la mazorca. Puerto Rico 16, Puerto Rico OhioS10(R)C3 y ‘Suresweet 2011’ presentaron menor resistencia a la infestación artificial, pero sufrieron menos daño bajo infestación natural. Algunos también sobresalieron en características de la mazorca y desarrollo reproductivo. Aunque el gen mir1 está presente en la mayoría de los genotipos estudiados, otros factores pueden influir en la resistencia observada. Estos resultados resaltan el potencial de ciertos genotipos para su uso en fitomejoramiento.Investigation subsidized with funds from the USDA -NIFA Organic Agriculture Research and Extension Initiative (OREI), Award No. 59-5030-1-003.Spring202
Evaluación de cítricos protegidos de vectores del Huanglonbing y el virus de la tristeza de los cítricos en Sabana Grande
No full textEn 2018, Puerto Rico experimentó una baja producción de cítricos, similar a otras regiones productoras en el mundo, debido al impacto del Huanglongbing (HLB) y el virus de la tristeza de los cítricos (CTV), lo que ha limitado significativamente la producción. El HLB, asociado con la bacteria Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), fue reportado por primera vez en Puerto Rico en 2009, y su vector, Diaphorina citri, fue identificado en 2001. El CTV se detectó en 1992 y es endémico en la isla. Todas las variedades de cítricos son susceptibles al HLB y no existe un tratamiento completamente efectivo. Para evaluar estrategias de manejo de HLB y CTV, se llevó a cabo un experimento en la finca La Plata, Sabana Grande, utilizando la variedad Tahiti (Citrus x latifolia) sobre patrón Cleopatra (Citrus x reshni). Se compararon tres tratamientos (químico, orgánico y malla protectora) con un control. A los 10 meses, el monitoreo visual mostró presencia del psílido asiático en los árboles del control, pero una baja incidencia en los protegidos con malla. La prueba de PCR reveló que los árboles bajo la malla tuvieron una menor prevalencia de CLas en comparación con otros tratamientos. Para CTV, la prueba TAS-ELISA confirmó su presencia en todos los tratamientos. Los árboles bajo la malla alcanzaron mayor tamaño y volumen, lo que sugiere que la malla no solo redujo la incidencia del vector del HLB, sino que también favoreció el crecimiento al crear un microclima más favorable.In 2018, Puerto Rico experienced a decline in citrus production similar to other citrus-producing regions worldwide due to the impact of Huanglongbing (HLB) and Citrus Tristeza Virus (CTV), which have significantly limited production. HLB, associated with Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), was first reported in Puerto Rico in 2009, and its vector, Diaphorina citri, was identified in 2001. CTV was detected in 1992 and is now endemic on the island. All citrus varieties are susceptible to HLB, and no fully effective treatment has been found. To evaluate management strategies for HLB and CTV, an experiment was conducted at La Plata farm, Sabana Grande, using the Tahiti variety (Citrus x latifolia) on Cleopatra rootstock (Citrus x reshni). Three treatments (chemical, organic, and protective mesh) were compared to a control. After 10 months, visual monitoring revealed the presence of the Asian citrus psyllid in control trees but a lower incidence in those protected by the mesh. PCR testing showed that trees under the mesh had a lower prevalence of CLas compared to other treatments. Regarding CTV, the TAS-ELISA test confirmed the virus’s presence across all treatments. Trees under the mesh achieved greater size and volume, suggesting that the mesh not only reduced the incidence of the HLB vector but also promoted tree growth by creating a more favorable microclimate.Citrus Clean Plant Network, USDA/APHIS Subaward # 22-81300536 AP20PPQS&T00C07Spring202
Edge-enabled intelligent framework for cyber threat classification and adaptive anomaly mitigation
No full textThis was a presentation created to be presented at NAECON 2025 on security threats on edge AI. However, it wasn't presented there. But this presentation is included for reference or additional reading.With the evolution of advanced next-generation applications the need to meet the low-latency requirements is necessary. By processing the information at edge, it is feasible to expedite the response. However, the edge processing presents cybersecurity threats. Most of the existing works focus on resolving one aspect such as anomaly detection, or adaptive learning. However, through our work we propose an edge-enabled intelligent framework that offers three main functionalities namely threat level classification, response code prediction, and anomaly score prediction. The proposed monolithic framework is validated on open-source dataset with numerous features. Preliminary evaluation results highlight the significance of our framework