2012 Technical Papers
Milwaukee, WI
34th Annual Meeting

Charge Minimization
Author: Dr. S. Forbes Pearson

Ammonia is one of the best refrigerants available for a wide range of applications by virtue of excellent thermodynamic properties. However, it suffers from disadvantages like toxicity and the fact that it exhibits high specific-volume at low evaporating temperatures, causing equipment to become larger than convenient when the evaporating temperature of ammonia is low. This paper outlines the ways in which disadvantages posed by the use of ammonia can be minimized by decreasing ammonia charge.
NFPA 70E Regulatory Compliance: Protecting Employees From Arc Flash Hazards
Author: Dennis Doody

This paper discusses practical considerations for the design and installation of compressor starters and VFD controls in a manner that addresses electrical arc flash safety regulations and improves the reliability and performance of the electrical system. Because the significant requirements for ammonia facilities – to operate and maintain electrical equipment as part of a daily routine – is of particular interest to the ammonia refrigeration industry, design considerations outlined by NFPA 70E are examined.
Hot Gas Defrost on Recirculated Air Units
Author: Jeff Welch, P.E.

Now that computer based pipe and valve sizing has become common place, the logical next step is to define the mass flow required per evaporator and use that as a basis for a computer aided design. In the industrial refrigeration industry, evaporators with re-circulated bottom feed, orificed, coils currently command a majority market share and have for at least three decades. This paper deals with that particular coil design as it relates to the past and future of Hot Gas Defrost.
Application of Ammonia in US Supermarkets
Author: Caleb Nelson, P.E.

As the supermarket industry in the United States looks ahead to the phase out of refrigerants like R-22, the feasibility of an outdoor ammonia chiller system utilized in a secondary loop or cascade application should not be overlooked. The United States is in a great position to take advantage of the ammonia system technologies that have developed over the years. This paper delves into the methods that have been used to implement ammonia systems in supermarket industries in other countries, provides some basic design considerations and examines what legislative and code restrictions may apply in the US.
Sustainability in Practice: An Ammonia Heat Pump Case Study
Author: Sam Gladis, Don Stroud, and Mark Stencel

This paper details the development, design, installation and operation of an ammonia heat pump system at the Kraft Foods facility located in Davenport, Iowa. The installation was completed as an addition to an existing industrial refrigeration system, and the savings generated by its operation are now occurring. However, investments towards sustainability objectives require substantive returns and must deliver results. Kraft Foods reports on its considerations in the application of its ammonia heat pump and outlines the benefits the company measured after the system was implemented.
Ammonia Absorption Refrigeration Ready for Prime Time
Author:  Donald Erikson

Ammonia Absorption Refrigeration (AAR) is poised to move beyond niche applications and into the mainstream of industrial refrigeration. Driven by the need to conserve energy and reduce operating cost, numerous improvements and advancements have been made to AAR technology. This paper examines the unrealized thermodynamic promise of the AAR cycle as represented by new AAR applications, new heat and mass exchange components, and new cycle enhancements.
System Design for CO2 Secondary Coolant Based System
Author: Hernan Hidalgo and Anatolii Mikhailov

Calculations and analysis of practical case studies indicate that systems using CO2 as a secondary coolant provide energy savings in the range of 15 to 30 percent compared to their glycol, brine counterparts. Those systems are also relatively simple. The development of CO2 brine systems is rapidly accelerating, with end-users in a number of countries opting for those plants. This paper outlines one of the challenges faced by many contractors – the design differences of CO2 secondary cooling systems as compared with traditional ammonia installations, or glycol layouts.
The Case for CO2/Ammonia Cascade for Office Buildings and Hospitals
Author: Klaas Visser

It is becoming increasingly clear that HFC refrigerants are offering a solution to ozone depletion problems associated with CFC’s and HCFCs, but have done very little, if anything, about global warming problems associated with the use of CFC and HCFC chemical refrigerants. The GWP of the new HFC family of chemical refrigerants is now becoming a growing concern. This paper addresses that concern along with another major issue surrounding specific energy consumption per square foot of occupied building area for both heating and cooling.

2012 Programa en español

Agrietamiento por corrosión con esfuerzo en la refrigeración con amoníaco
Author: Rowe Bansch

El Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo (ACE) puede ocurrir en la superficie interna de acero de los recipientes a presión sujetos a esfuerzos de tensión, tal como en las soldaduras mayores, en presencia de amoníaco y oxígeno. Estas grietas se puede propagar a través de la pared del recipiente creando fugas porosas, aún así este tipo de grietas severas no son comunes en aplicaciones de refrigeración. Este trabajo revisa casos analizados de situaciones específicas donde se presenta el ACE, presentando tipos de fallas, aplicaciones de recipientes, resultados de análisis metalúrgicos y métodos de solución. Finalmente, este papel presenta métodos para inhibir el ACE y expone recomendaciones específicas para diseñar e inspeccionar recipientes y métodos de reparación de tanques que hayan experimentado ACE.
Diseño de sistemas de CO2 como refrigerante secundario
Author: Hernan Hidalgo and Anatolii Mikhailov

El interés y la aceptación de sistemas de CO2 como salmuera volátil se han acelerado en los últimos años debido a la simpleza de su diseño. En este documento se presenta un análisis de la potencia de bombeo y el consumo energético de sistemas de CO2 como refrigerante secundario en comparación con sistemas convencionales de glicol. El artículo está enfocado a los sistemas de refrigeración industrial. Análisis y cálculos teóricos junto con un caso practico real indican que sistemas de CO2 bombeados como refrigerante secundario pueden traer ahorros energéticos que varia entre el 10-25% comparado con sistemas de glicol. Adicionalmente, se presentan sistemas de soporte y estrategias de control en aplicaciones de alta temperatura. El estudio indica que se pueden construir sistemas de NH3/CO2 con componentes disponibles en el mercado sin comprometer el diseño o la calidad del mismo o incurriendo en un costo inicial exorbitante.
El flash gas en su sistema
Author: Christian Ali Munoz Duran

El presente artículo tiene como finalidad abordar los fundamentos teóricos y prácticos que describen la naturaleza de la formación del flash gas, así como sus implicaciones en la eficiencia y buen uso de la energía de los sistemas de refrigeración industrial con amoníaco. Para los ingenieros en refrigeración, es importante conocer dichos fundamentos para poder implementar sus diseños y mejorar así el rendimiento de los mismos. Se analizarán las implicaciones tanto energéticas como económicas de flash gas en diferentes aplicaciones de refrigeración industrial, identificando también áreas con mayor viabilidad para su mejor uso.
Congeladores estáticos: diseño y aplicación
Author: Ricardo Mardones

Este tipo de aplicación es conocida en inglés como “blast freezers.” Los equipos para esta aplicación no son de catálogos y deben ser seleccionados y adecuados para cada caso en particular. Este trabajo tiene como propósito el servir de ayuda a los usuarios finales como así también a los proveedores de equipos para poder diseñar los equipos adecuados y para que el usuario final pueda visualizar la solución adecuada a los requerimientos de congelación de su product.
La congelación y la calidad de la carne de cerdo
Author: Juana Gutierrez Bautista, Teresa Garcia Gasca, Jose Luis Arjona Roman, and Rosalia Melendez Perez

La carne requiere ser sometida a diferentes métodos de conservación por su naturaleza activa y fácil alteración de propiedades. Uno de los métodos de conservación más aceptados es el proceso de congelación ya que mantiene prácticamente las características originales de la carne y le confiere una larga vida de anaquel con un mínimo de procesamiento. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la influencia de dos métodos de congelación y las condiciones de dos meses de almacenamiento sobre la calidad del lomo de cerdo longissimus dorsi. Se analizaron las diferencias entre la carne fresca y congelada en cámara por compresión mecánica del vapor refrigerante con una temperatura final del producto de –20°C (velocidad de congelación lenta) y en nitrógeno por contacto indirecto con una temperatura final del producto de –40°C (velocidad de congelación alta). Además, se analizó la carne almacenada en cámara con una temperatura del medio de –20±5°C después de congelarse por ambos métodos. En todos los casos se siguió el mismo proceso de descongelación a temperatura controlada y no se utilizó envase. Finalmente, se hacen algunas sugerencias y/o recomendaciones técnicas y prácticas para la mejora de los procesos de congelación de carne de cerdo en función de los resultados experimentales sobre la calidad del product.