BRPI0719465B1 - "composições, processos de produção de resfriamento e de calor, método de recarga de um sistema de resfriamento e sistema de troca de calor" - Google Patents

Description

“COMPOSIÇÕES, PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE RESFRIAMENTO E DE CALOR, MÉTODO DE RECARGA DE UM SISTEMA DE RESFRIAMENTO E SISTEMA DE TROCA DE CALOR” Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a composições de transferência de calor que contêm pentafluoroetano, tetrafluoroetano e mais de um hidrocarboneto.

Antecedentes da Invenção [002] A indústria de refrigeração vem reagindo a regulamentações ambientais fornecendo refrigerantes alternativos que não esgotam a camada de ozônio por quase uma década.

[003] Foram propostas muitas misturas refrigerantes alternativas que funcionam bem como refrigerantes. Algumas dessas misturas, entretanto, possuem limitações com relação ao uso dos lubrificantes de refrigeração convencionais, tais como óleo mineral. As misturas de hidrofluorocarbonetos frequentemente são imiscíveis com óleo mineral, de forma que necessitam do uso de um novo lubrificante. Os novos lubrificantes, que são predominantemente poliol ésteres, são caros e hídrofílicos. Além disso, ao retroajustar-se o equipamento existente com um refrigerante com base em hidrofluorocarbono, é necessária a remoção do lubrificante original e o fluxo caro e demorado do sistema para remover lubrificante residual.

[004] Certas misturas refrigerantes que contêm hidrocarbonetos foram propostas para aumentar a capacidade de mistura com óleos minerais. Muitas dessas misturas refrigerantes que contêm hidrocarbonetos podem, entretanto, ser inflamáveis, seja quando origínalmente formuladas na fase líquida ou de vapor, ou podem produzir misturas inflamáveis mediante vazamento de um sistema refrigerante ou de recipientes de armazenagem de refrigerantes. Apenas as misturas que foram consideradas não inflamáveis, portanto, são amplamente aceitas. Estas misturas frequentemente não contêm hidrocarboneto suficiente para aumentar a capacidade de mistura com óleo mineral até o grau necessário para permitir o seu uso em conjunto.

[005] Desta forma, permanece a necessidade de composições alternativas úteis como composições de transferência de calor com um equilíbrio de propriedades que incluem não inflamabilidade, capacidade de coincidir com o refrigerante sendo substituído, boa eficiência de energia e capacidade de fornecer retorno de óleo adequado ao utilizar óleo mineral para lubrificar o compressor.

Descricão Resumida da Invenção [006] São descritas composições que contêm pentafluoroetano (R125, CF3CHF2), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a, CF3CH2F) e pelo menos dois hidrocarbonetos, em que cada qual contém oito ou menos átomos de carbono. Em certas realizações, os componentes de hidrocarboneto consistem de n-butano {R600, CH3CH2CH2CH3) e n-pentano (R601, CH3CH2CH2CH2CH3).

[007] Em certas realizações, as composições descritas são similares a azeotrópicas, [008] Em algumas realizações, o pentafluoroetano é cerca de 13% a cerca de 20% em peso da composição; em outras realizações, 0 R125 é de cerca de 15% a cerca de 20% em peso; em outras realizações, 0 R125 é de cerca de 17% a cerca de 20% em peso; e ainda outras realizações, 0 R125 é de cerca de 15% a cerca de 18% em peso.

[009] Em algumas realizações, 0 R134a é de cerca de 70% a cerca de 80% em peso da composição; em outras realizações, 0 R134a é de cerca de 70% a 75% em peso; em ainda outras realizações, o R134a é de cerca de 70% a cerca de 73% em peso; em outras realizações, 0 R134a é de cerca de 75% a cerca de 80% em peso; e, em ainda outras realizações, 0 R134a é de cerca de 77% a cerca de 80% em peso.

[010] Em algumas realizações, o hidrocarboneto é selecionado a partir dos que contêm de quatro a oito átomos de carbono. Em outras realizações, o hidrocarboneto é selecionado a partir de butanos, pentanos, hexanos, heptanos e octanos. Em algumas realizações, um hidrocarboneto é selecionado a partir de um hidrocarboneto que é um alceno, cicloalcano ou suas misturas.

[011] Em algumas realizações, o componente de hidrocarboneto de acordo com a composição descrita é de cerca de 1% a cerca de 6% em peso; em outras realizações, o hidrocarboneto é de cerca de 1,5% a cerca de 5%; em outras realizações, o hidrocarboneto inclui de cerca de 1% a cerca de 3% em peso de n-butano. Em algumas realizações, o hidrocarboneto inclui de cerca de 0,5% a 2% em peso de n-pentano.

[012] Também é descrita uma composição que compreende cerca de 13% em peso a cerca de 20% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; e cerca de 1% em peso a cerca de 6% em peso total de uma combinação de hidrocarbonetos que consiste de n-butano e n-pentano; e, em algumas realizações, estas composições são azeotrópicas ou similares a azeotrópicas.

[013] Em algumas realizações, a composição compreende cerca de 13% em peso a cerca de 20% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; e cerca de 0,5 a cerca de 2% em peso de n-pentano; e, em algumas realizações, estas composições são azeotrópicas ou similares a azeotrópicas.

[014] Em algumas realizações, a presente invenção contém adicionalmente 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (R227ea, CF3CHFCF3).

[015] Em algumas realizações, a composição compreende cerca de 15% em peso a cerca de 18% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 75% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; cerca de 0,5 a cerca de 2% em peso de n-pentano; e cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; e, em algumas realizações, estas composições são azeotrópicas ou similares a azeotrópicas.

[016] Em outras realizações, a composição compreende cerca de 15% em peso a cerca de 20% em peso de pentafluoroetano; cerca de 75% em peso a cerca de 80% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; e cerca de 0,5 a cerca de 2,0% em peso de n-pentano.

[017] Realizações adicionais são composições que compreendem cerca de 17% em peso a cerca de 20% em peso de pentafluoroetano; cerca de 77% em peso a cerca de 80% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; e cerca de 0,5 a cerca de 2,0% em peso de n-pentano.

[018] Em ainda outras realizações, as composições compreendem adicionalmente 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano. Em certas realizações, as composições compreendem cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

[019] Em realizações adicionais, as composições compreendem cerca de 15% em peso a cerca de 18% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 75% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano, cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; cerca de 0,5% em peso a cerca de 2% em peso de n-pentano; e cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

[020] Em outras realizações, as composições compreendem cerca de 15% em peso a cerca de 18% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 75% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano, cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; cerca de 0,5% em peso a cerca de 2% em peso de n-pentano; e cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

[021] Em ainda outras realizações, as composições compreendem essencialmente cerca de 15% em peso a cerca de 17% em peso de pentafluoroetano; cerca de 70% em peso a cerca de 73% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano; cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano; cerca de 0,5% em peso a cerca de 2% em peso de n-pentano; e cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

[022] Em outras realizações, as composições descritas compreendem composições azeotrópicas ou similares a azeotrópicas que compreendem cerca de 15% em peso a cerca de 18% em peso de pentafluoroetano, cerca de 70% em peso a cerca de 75% em peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano, cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de n-butano, cerca de 0,5 a cerca de 2% em peso de n-pentano e cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

[023] Em algumas realizações, a composição descrita pode incluir até 15% de R227ea.

[024] Em algumas realizações, a composição inclui cerca de 5% a cerca de 15% de R227ea. Em outras realizações, a composição inclui cerca de 7% a cerca de 11% em peso; em outras realizações, R227ea é de cerca de 9% a cerca de 11 % em peso.

[025] Todos esses compostos são disponíveis comercialmente e/ou podem ser fabricados por meio de processos conhecidos.

[026] Em algumas realizações, as composições contêm adicionalmente um ou mais componentes diferentes, que incluem, mas sem limitar-se a lubrificantes, compatibilizantes, tinturas (que podem ser uma tintura ultravioleta), agentes solubilizantes e suas misturas. Em uma realização, a composição inclui um lubrificante que é um ou mais lubrificantes selecionados a partir do grupo que consiste de óleos minerais, lubrificantes de alquilbenzeno, lubrificantes sintéticos, polialquileno glicóis (PAGs), poliol ésteres (POEs) e óleos fluoretados.

[027] Em algumas realizações, aditivos de sistema de refrigeração podem ser opcionalmente adicionados, conforme desejado, a composições de transferência de calor conforme descritas no presente pedido, a fim de aumentar a lubricidade e a estabilidade do sistema. Esses aditivos geralmente são conhecidos no campo de lubrificação de compressor de refrigeração e incluem agentes antidesgaste, lubrificantes sob pressão extrema, inibidores da corrosão e oxidação, desativadores da superfície de metais, extratores de radicais livres, agentes de controle de espuma e similares. De forma geral, esses aditivos estão presentes apenas em pequenas quantidades com relação à composição lubrificante geral. Eles são tipicamente utilizados em concentrações de menos de cerca de 0,01% até cerca de 3% de cada aditivo. Esses aditivos são selecionados com base nas necessidades individuais do sistema. Alguns exemplos típicos desses aditivos podem incluir, mas sem limitar-se a aditivos de aumento da lubrificação, tais como alquil ou aril ésteres de ácido fosfórico e de tiofosfatos. Estes incluem membros da família de fosfato de triarila de aditivos de lubricidade de EP, tais como fosfatos de trifenila butilados (BTPP) ou outros ésteres de fosfato de triarila alquilados, tais como Syn-O-Ad 8478 da Akzo Chemicals, fosfatos de tricrecila e compostos relacionados. Além disso, os ditiofosfatos de dialquila metálicos (tais como ditiofosfato de dialquil zinco ou ZDDP, Lubrizol 1375) e outros membros desta família de substâncias podem ser utilizados em composições de acordo com a presente invenção. Outros aditivos antidesgaste incluem óleos de produtos naturais e aditivos de lubrificação póli-hidroxila assimétricos, tais como Synergol TMS (International Lubricants). De forma similar, podem ser empregados estabilizantes tais como antioxidantes, extratores de radicais livres e extratores de água. Os compostos nesta categoria podem incluir, mas sem limitações, hidroxi tolueno butilado (BHT) e epóxidos.

Descrição Detalhada da Invenção [028] As composições descritas possuem uma série de utilidades como fluidos de trabalho, que incluem usos na fase líquida e de gás, e essas utilidades podem ser agentes espumantes, agentes de sopro, agentes de limpeza, agentes de expansão para poliolefinas e poliuretanos, fluidos veículos, propelentes de aerossol, dielétricos gasosos, meios de polimerização, agentes abrasivos de polimento, agentes de secagem por deslocamento, agentes de supressão ou extinção de incêndio, meios de transferência de calor {tais como fluidos de transferência de calor, que incluem refrigerantes para uso em sistemas de refrigeração, refrigeradores, congeladores, sistemas de condicionamento de ar, frigoríficos, bombas de aquecimento, resfriadores à água e similares).

[029] Da forma utilizada no presente pedido, uma composição azeotrópíca é uma composição que contém dois ou mais componentes (tais como refrigerantes) cujas composições de fase líquida e de vapor de equilíbrio são idênticas em uma dada pressão. Nesta pressão, a inclinação da curva de temperatura x composição é igual a zero, o que é matematicamente expresso como <dt/dx)p = 0) que, por sua vez, indica a ocorrência de uma temperatura de ponto máximo, minimo ou crítico. Em algumas realizações, composições azeotrópicas exibem alguma segregação de componentes em outras condições de temperatura e/ou pressão. A extensão da segregação depende da composição azeotrópíca específica e sua aplicação de uso. Em algumas realizações, uma composição azeotrópíca é uma mistura líquida em ebulição constante de duas ou mais substâncias que se comporta como uma única substância, em que o vapor, produzido por meio de evaporação pardal ou destilação do líquido, possui a mesma composição do líquido, ou seja, a mistura é destilada sem alteração de composição substancial. Composições de ebulição constantes, que são caracterizadas como azeotrópicas, exibem um ponto de ebulição máximo ou mínimo, em comparação com o das misturas não azeotrópicas das mesmas substâncias.

[030] Da forma utilizada no presente pedido, a expressão “composição similar a azeotrópica”, também denominada às vezes “composição quase azeotrópica”, indica uma mistura líquida em ebulição constante ou ebulição substancialmente constante de duas ou mais substâncias que se comporta de forma muito similar a uma composição azeotrópica, mas não atende à definição exata de uma composição azeotrópica. Em algumas realizações, a composição similar a azeotrópica pode ser caracterizada pelo fato de que o vapor produzido por meio de evaporação parcial ou destilação do líquido possui substancialmente a mesma composição do líquido do qual foi evaporado ou destilado. Isso significa que a mistura é destilada/entra em refluxo sem alteração substancial da composição. Em algumas realizações, uma composição similar a azeotrópica pode ser caracterizada pelo fato de que a pressão de vapor de ponto de borbulhamento da composição e a pressão de vapor de ponto de orvalho da composição em uma temperatura específica são substancialmente idênticas. Em algumas realizações, uma composição é similar a azeotrópica se, após a remoção de 50% em peso da composição, tal como por meio de evaporação ou ebulição, a diferença da pressão de vapor entre a composição original e a composição remanescente for de menos de 10%.

[031] Da forma utilizada no presente pedido, compatibilizantes são compostos que aumentam a solubilidade do hidrofluorocarbono das composições em lubrificantes de equipamento de bomba de calor, condicionamento de ar e refrigeração convencionais e, desta forma, aumentam o retorno de óleo para o compressor. Em algumas realizações, a composição é utilizada com um lubrificante de sistema para reduzir a viscosidade da fase rica em óleo.

[032] Inflamabilidade é um termo utilizado para indicar a capacidade de uma composição de sofrer ignição e/ou propagar uma chama. Para composições de transferência de calor, o limite de inflamabilidade mais baixo (“LFL”) é a concentração mínima da composição de transferência de calor que é capaz de propagar uma chama através de uma mistura homogênea da composição e ar sob condições de teste especificadas em ASTM (Sociedade Norte-Americana de Testes e Materiais) E681-2001.

[033] Da forma utilizada no presente pedido, tintura “ultravioleta” é definida como uma composição fluorescente UV que absorve luz na região ultravioleta ou “quase” ultravioleta do espectro eletromagnético. Pode ser detectada a fluorescência produzida pela tintura fluorescente de UV sob iluminação por uma luz UV que emite radiação com comprimento de onda de dez nanômetros a 750 nanômetros.

[034] Da forma utilizada no presente pedido, aparelho de refrigeração móvel ou aparelho de condicionamento de ar móvel designa qualquer aparelho de refrigeração ou condicionamento de ar incorporado a uma unidade de transporte para estradas, trilhos, mar ou ar. Além disso, um aparelho, que se destina a fornecer refrigeração ou condicionamento de ar para um sistema independente de qualquer veículo móvel, conhecido como sistema “intermodal”, é incluído na presente invenção. Esses sistemas intermodais incluem “contêineres” (transporte combinado marítimo e terrestre), bem como “caixas móveis” (transporte combinado rodoviário e ferroviário).

[035] Da forma utilizada no presente pedido, o termo “lubrificante” indica qualquer material adicionado a um compressor (e em contato com qualquer composição de transferência de calor em uso em qualquer aparelho de refrigeração, condicionamento de ar ou bomba de calor) que forneça lubrificação ao compressor para evitar o engate de partes e consequente falha do compressor. Em algumas realizações, os lubrificantes podem ser um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste de óleos minerais, lubrificantes de alquilbenzeno, lubrificantes sintéticos, polialquileno glicóis (PAGs), poliol ésteres (POEs) e óleos fluoretados.

[036] Da forma utilizada no presente pedido, composições de transferência de calor são tipicamente composições utilizadas para transferência, movimento ou remoção de calor de um espaço, local, objeto ou corpo para um espaço, local, objeto ou corpo diferente por meio de radiação, condução ou convecção. Uma composição de transferência de calor pode funcionar como um refrigerante secundário por meio do fornecimento de meios de transferência para refrigeração (ou aquecimento) de um sistema de refrigeração (ou aquecimento) remoto. Composições de transferência de calor podem também ser utilizadas em bombas de aquecimento. Em alguns sistemas, a composição de transferência de calor pode permanecer em um estado constante ao longo de todo o processo de transferência (ou seja, sem evaporar nem condensar). Alternativamente, processos de refrigeração evaporativa podem também utilizar composições de transferência de calor.

[037] Da forma utilizada no presente pedido, uma fonte de calor pode ser definida como qualquer espaço, local, objeto ou corpo do qual é desejável transferir, mover ou remover calor. Exemplos de fontes de calor podem ser espaços (abertos ou fechados) que necessitem de refrigeração ou resfriamento, tais como invólucros de refrigeradores ou congeladores em supermercados, espaços de construções que necessitem de condicionamento de ar, resfriadores de água industriais ou o compartimento de passageiros de um automóvel que necessita de condicionamento de ar. Um sifão de calor pode ser definido como qualquer espaço, local, objeto ou corpo capaz de absorver calor. Um sistema de refrigeração por compressão de vapor é um exemplo desse sifão de calor.

[038] Em algumas realizações, as composições descritas acima são utilizadas como refrigerante em um sistema de troca de calor selecionado a partir do grupo que consiste de condicionadores de ar, congeladores, refrigeradores, frigoríficos, bombas de aquecimento e aplicações de condicionamento de ar e refrigeradores móveis e suas combinações.

[039] Um refrigerante é um composto ou mistura de compostos que funciona como uma composição de transferência de calor em um ciclo em que a composição sofre uma troca de fases de líquido para gás e de volta para líquido.

[040] A capacidade de resfriamento (também denominada capacidade de refrigeração) é uma medida da alteração da entalpia de um refrigerante em um evaporador por libra de refrigerante circulado, ou seja, o calor removido pelo refrigerante no evaporador por um dado tempo. A capacidade de refrigeração é uma medida da capacidade de uma composição refrigerante ou de transferência de calor de produzir resfriamento. Quanto mais alta a capacidade, portanto, maior o resfriamento que pode ser produzido.

[041] Eficiência de energia (EER) é uma expressão que descreve a eficiência de um sistema de refrigeração ou aquecimento com base na energia consumida durante o uso.

[042] Da forma utilizada no presente pedido, as expressões “compreende”, “que compreende”, “inclui”, “que inclui”, “contém”, “que contém” ou qualquer de suas outras variações destinam-se a cobrir uma inclusão não exclusiva. Um processo, método, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não se limita necessariamente, por exemplo, àqueles elementos, mas pode incluir outros elementos não expressamente relacionados ou inerentes a esse processo, método, artigo ou aparelho. Além disso, a menos que indicado expressamente em contrário, “ou” designa um ou inclusivo e não um ou exclusivo. Uma condição A ou B, por exemplo, é satisfeita por qualquer um dos seguintes: A é verdadeiro (ou presente) e B é falso (ou ausente), A é falso (ou ausente) e B é verdadeiro (ou presente) e ambos, A e B, são verdadeiros (ou presentes).

[043] Além disso, o uso de “um” ou “uma” é empregado para descrever elementos e componentes descritos no presente pedido. Isso é meramente feito por conveniência e para gerar um sentido geral do escopo da presente invenção. O presente relatório descritivo deverá ser lido como incluindo um ou pelo menos um e o singular também inclui o plural, a menos que seja óbvio que indique em contrário.

[044] A menos que definido em contrário, todos os termos técnicos e científicos utilizados no presente pedido possuem o mesmo significado comumente compreendido pelos técnicos no assunto a que pertence a presente invenção. Embora métodos e materiais similares ou equivalentes aos descritos no presente pedido possam ser utilizados na prática ou teste de realizações da presente invenção, são descritos abaixo métodos e materiais apropriados. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas no presente pedido são integralmente incorporadas ao presente pedido como referência, a menos que seja mencionada uma passagem específica. No caso de conflito, terá validade o presente relatório descritivo, incluindo as definições. Além disso, os materiais, métodos e exemplos são apenas ilustrativos e não se destinam a ser limitadores.

[045] Em algumas realizações, as composições descritas mantêm as suas propriedades não inflamáveis mesmo durante um cenário de vazamento de equipamento (tal como condicionador de ar, bomba de aquecimento, refrigerador ou outro sistema de refrigeração ou aquecimento).

[046] Em algumas realizações, as composições descritas fornecem maior retorno de óleo para o compressor ao utilizar-se óleo mineral convencional, em comparação com composições conhecidas anteriormente de composições de hidrofluorocarbono que compreendem hidrocarbonetos. O retorno de óleo aprimorado pode dever-se a viscosidade mais baixa da fase rica em óleo mineral/composição de transferência de calor no equipamento de transferência de calor (tal como condicionador de ar, bomba de aquecimento, refrigerador ou outro sistema de refrigeração ou aquecimento).

[047] As vantagens de algumas realizações incluem viscosidade de lubrificante aprimorada (reduzida) e, portanto, retorno de óleo aprimorado em uso em sistemas de refrigeração por compressão de vapor, e capacidade de mistura superior com óleo mineral permanecendo ainda abaixo do desempenho de inflamabilidade aceitável pela indústria.

[048] Para obter classificação pela ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.) como não inflamável, um refrigerante deve ser não inflamável sob as condições de ASTM E681-01 conforme formulado na fase líquida e de vapor, bem como durante um cenário de vazamento.

[049] Em muitas aplicações, novas composições de transferência de calor são úteis como refrigerantes e devem fornecer desempenho de refrigeração pelo menos comparável (o que significa capacidade de resfriamento e eficiência de energia), bem como pressão de descarga de compressor e temperatura de descarga, como o refrigerante para o qual se busca substituição. Temperaturas de descarga de compressor excessivas podem decompor o lubrificante no compressor, gerando falha do compressor.

[050] Demonstrou-se que as composições descritas no presente pedido atendem ao desempenho de refrigeração para R12 (diclorodifluorometano), R134a e R413A (denominação ASHRAE para uma mistura de 88% em peso de R143a, 9% em peso de R218 (octafluoropropano) e 3% em peso de isobutano).

[051] Em certas realizações, as composições descritas acima são apropriadas como composições de transferência de calor de substituição, que podem ser, mas não se limitam a R12, R134a e R413A. R12, R134a e R413A são frequentemente utilizados em sistemas de condicionamento de ar automotivo, sistemas de condicionamento de ar estacionários e sistemas de refrigeração sob média temperatura estacionários por expansão direta, tais como serviços alimentícios, caixas de exibição de supermercado, armazenagem e processamento de alimentos e refrigeradores domésticos ou congeladores. De forma geral, muitas das composições descritas no presente pedido podem ser úteis para qualquer sistema de compressor de deslocamento positivo designado para qualquer número de fluidos de transferência de calor, incluindo refrigerantes, incluindo R12, R134a e R413A. Além disso, muitas das composições podem ser úteis em novo equipamento que utiliza compressores de deslocamento positivo para fornecer desempenho similar aos refrigerantes mencionados acima. Em algumas realizações, as composições descritas possuem desempenho aprimorado inesperado em termos das características combinadas de não inflamabilidade, capacidade de refrigeração, eficiência de energia e redução da viscosidade de óleo mineral.

[052] Também é descrito no presente pedido um processo de produção de resfriamento que compreende a condensação de uma composição conforme descrito no presente pedido e, em seguida, a evaporação da mencionada composição nas proximidades de um corpo a ser resfriado.

[053] Em algumas realizações, o uso das composições descritas acima inclui o uso da composição como uma composição de transferência de calor em um processo de produção de calor que compreende a condensação de uma composição conforme descrita no presente pedido nas proximidades de um corpo a ser aquecido, e, em seguida, a evaporação da mencionada composição.

[054] Em algumas realizações, o uso das composições descritas acima inclui o uso da composição como uma composição de transferência de calor em um processo de produção de resfriamento, em que a composição é resfriada em primeiro lugar e armazenada sob pressão e, quando exposta a um ambiente mais quente, a composição absorve parte do calor ambiente, expande-se e o ambiente mais quente é, portanto, resfriado.

[055] Um método de recarga de um sistema de resfriamento ou aquecimento que contém um refrigerante a ser substituído e um lubrificante, em que o mencionado método compreende a remoção do refrigerante a ser substituído do sistema de resfriamento ou aquecimento, enquanto retém uma parte substancial do lubrificante no mencionado sistema, e introdução no sistema de resfriamento ou aquecimento de uma composição, conforme descrita no presente pedido.

Exemplos [056] Os conceitos descritos no presente pedido serão adicionalmente detalhados nos exemplos a seguir, que não limitam o escopo da presente invenção descrito nas reivindicações.

Impacto Do Vazamento De Vapor [057] Um recipiente é carregado com uma composição inicial sob uma temperatura de 25°C e é medida a pressão de vapor inicial da composição. A composição é mantida em vazamento do recipiente, enquanto a temperatura é mantida constante, até a remoção de 50% em peso da composição inicial, quando é medida a pressão de vapor da composição restante no recipiente. Os resultados calculados são exibidos na Tabela 1, Tarfi δ 1 [058] A diferença de pressão de vapor entre a composição original e a composição restante após a remoção de 50% em peso é de menos de cerca de 10% para composições conforme descrito no presente pedido. Isso indica que as composições descritas no presente pedido são composições azeotrópicas ou similares a azeotrópicas.

Viscosidade do lubrificante [059] Pode-se determinar a viscosidade das composições descritas no presente pedido combinadas com óleo mineral. Uma composição de transferência de calor é combinada com 5% em peso de óleo mineral Suniso 3GS e a composição misturada sofre ignição, de tal forma que a fase de vapor ocupe 20% do volume total (tal como um receptor de sistema típico). A viscosidade de fase líquida (fase rica em óleo) (em cp = centipoise) para uma composição de transferência de calor de acordo com a presente invenção é exibida na Tabela 2, Tabela 2 [060] Pode-se observar que as composições acima que contêm n-pentano possuem viscosidade de fase rica em óleo mais baixa que as composições que contêm isopentano. Espera-se que as composições de n-pentano forneçam retorno de óleo aprimorado em comparação com as composições de isopentano em uso em um sistema de refrigeração, condicionamento de ar ou bomba de aquecimento.

Dados de desempenho de refrigeração [061] A Tabela 3 exibe as características de desempenho calculadas de várias composições de transferência de calor descritas no presente pedido e comparadas com as mesmas características de desempenho medidas para R12 e R134a.

[062] Na Tabela 3, Temp. Descarga Comp, é a temperatura de descarga de compressor, Pres. Descarga Comp. é a pressão de descarga de compressor e EER é eficiência de energia. Os dados são baseados nas condições a seguir.

Temperatura do evaporador: 0,56¾.

Temperatura do condensador: 60,0¾.

Temperatura de gás de retorno: 5,6¾.

Eficiência de compressor: 80% [063] Observe-se que o superaquecimento é incluído em cálculos de capacidade de resfriamento. Superaquecimento é um termo utilizado para definir a quantidade de calor adicionada a composições de vapor acima da sua temperatura de vapor de saturação.

Tarfi a 3 [064] Em algumas realizações, as composições recém descritas acima possuem coincidência substancial ou capacidade de resfriamento até mais alta que R12, R134a e/ou R413A, mantendo ao mesmo tempo pressões e temperaturas de descarga mais baixas. A EER {eficiência de energia) para essas composições também se encontra em até cerca de 10% ou mais em comparação com R12, R134a e/ou R413A. Isso indica que essas composições poderão ser refrigerantes de substituição para R12, R134a ou R413A, em equipamento de resfriamento ou aquecimento de bomba de calor ou condicionamento de ar e refrigeração. A Amostra D, por meio de comparação, não fornece desempenho de coincidência e não faria uma boa substituição de queda para essas composições de transferência de calor devido a pressões de sistema mais altas.

Dados De Desempenho De Refrigeração [065] A Tabela 4 exibe as características de desempenho calculadas de várias composições de transferência de calor conforme descrito no presente pedido e comparadas com as mesmas características de desempenho medidas para R12 e R134a.

[066] Na Tabela 4, Temp, Descarga Comp. é a temperatura de descarga de compressor, Pres. Descarga Comp. é a pressão de descarga de compressor e EER é eficiência de energia. Os dados são baseados nas condições a seguir.

Temperatura do evaporador: 0,56°C, Temperatura do condensador: 60,0Ό.

Temperatura de gás de retorno: 5,6 °C.

Eficiência do compressor: 80%.

[067] Observe-se que o superaquecimento é incluído em cálculos de capacidade de resfriamento.

Tabela 4 [068] Muitas composições da presente invenção possuem capacidade de resfriamento equivalente ou até mais alta que R12, R134a e/ou R413A, mantendo ao mesmo tempo pressões e temperaturas de descarga similares. A EER (eficiência de energia) para essas composições também se encontra dentro de cerca de 10% ou melhor em comparação com R12, R134a e/ou R413A. Isso indica que essas composições poderão ser refrigerantes de substituição para R12, R134a ou R413A em equipamento de refrigeração, condicionamento de ar ou resfriamento/aquecimento por bomba de calor. A Amostra D, por meio de comparação, não fornece desempenho equivalente e não seria um bom substituto para essas composições de transferência de calor. Além disso, as Amostras E e F possuem capacidades de resfriamento e EER consideravelmente mais baixas que R12, R134a e R413A e, portanto, também não são boas composições de substituição para esses refrigerantes.

Teste de calorimetria [069] Testes de calorimetria de laboratório sob três temperaturas de evaporador foram conduzidos utilizando uma composição de transferência de calor que contém 19% em peso de R125, 78% em peso de R134a, 1,8% em peso de n-butano e 1,2% em peso de n-pentano. Rl34a puro também foi testado para comparação direta. Foi utilizado um compressor de deslocamento positivo Embraco EMU 60 HSC e as condições dos testes foram as seguintes: Temperatura do condensador: 54,4^.

Temperatura do liquido: 32,2Ό.

Temperatura de sucção: 32,2*0.

Temperaturas do evaporador; -25, -20 e -10 O.

[070] Os resultados encontram-se relacionados na Tabela 5.

Tabpi a 5 [071] Pode-se observar a partir dos dados acima que as composições descritas no presente pedido fornecem desempenho similar a R134a durante o uso e, portanto, podem servir de substituto para R134a. Em algumas realizações, espera-se que nenhuma modificação importante de equipamento seja necessária, [072] Observe-se que nem todas as atividades detalhadas acima na descrição geral ou nos exemplos são necessárias, que uma parte de uma atividade específica pode não ser necessária e que uma ou mais atividades adicionais podem ser realizadas além das descritas. Além disso, a ordem em que as atividades são relacionadas não é necessariamente a ordem em que são realizadas.

[073] No relatório descritivo acima, os conceitos foram descritos com referência a realizações específicas. Os técnicos no assunto apreciarão, entretanto, que podem ser realizadas diversas modificações e alterações sem abandonar o escopo da presente invenção conforme descrito nas reivindicações abaixo. Consequentemente, o relatório descritivo deve ser considerado em um sentido ilustrativo e não restritivo e todas essas modificações destinam-se a ser incluídas dentro do escopo da presente invenção.

[074] Benefícios, outras vantagens e soluções de problemas foram descritos acima com relação a realizações específicas. Os benefícios, vantagens, soluções de problemas e qual(is)quer característica(s) que possa(m) causar qualquer benefício, vantagem ou ocorrência ou aprimoramento de soluções não devem ser considerados, entretanto, uma característica fundamental, necessária ou essencial de nenhuma das reivindicações.

[075] Deve-se apreciar que certas características são descritas no presente pedido, por motivo de clareza, no contexto de realizações separadas e podem também ser fornecidas em combinação, em uma única realização. Por outro lado, diversas características que são, por brevidade, descritas no contexto de uma única realização podem também ser fornecidas separadamente ou em qualquer subcombinação. Além disso, referência a valores indicados em faixas incluem todo e qualquer valor naquela faixa.

Reivindicações

Claims (15)

1. COMPOSIÇÃO, caracterizada pelo fato de que compreende: de 13% em peso a 20% em peso de pentafluoroetano; de 70% em peso a 80% em peso de 1,1,1,2- tetraf luoroetano; e de 1% em peso a 6% em peso total de uma combinação de hídrocarbonetos que consiste de n-butano e n-pentano.

2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mencionada combinação de hídrocarbonetos compreende de 1 % em peso a 3% em peso de π-butano e de 0,5% em peso a 2% em peso de n-pentano.

3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: de 15% em peso a 20% em peso de pentafluoroetano; de 75% em peso a 80% em peso de 1,1,1,2- tetraf luoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; e de 0,5% em peso a 2% em peso de n-pentano.

4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: de 17% em peso a 20% em peso de pentafluoroetano; de 77% em peso a 80% em peso de 1,1,1,2- tetraf luoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; e de 0,5% a 2% em peso de n-pentano.

5. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano.

6. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende de 5% em peso a 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

7. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que compreende: de 15% em peso a 18% em peso de pentafluoroetano; de 70% em peso a 75% em peso de 1,1,1,2- tetrafluoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; de 0,5% a 2% em peso de n-pentano; e de 5% em peso a 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano.

8. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que compreende: de 15% em peso a 17% em peso de pentafluoroetano; de 70% em peso a 73% em peso de 1,1,1,2- tetrafluoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; de 0,5% em peso a 2% em peso de n-pentano; e de 9% em peso a 11% em peso de 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano.

9. COMPOSIÇÃO, caracterizada pelo fato de que compreende pentafluoroetano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, n-butano, n-pentano e opcionalmente 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano, em que dito pentafluoroetano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, n-butano e n-pentano estão presentes como um componente similar a azeotrópico, em que a composição compreende: de 13% em peso a 20% em peso de pentafluoroetano; de 70% em peso a 80% em peso de 1,1,1,2- tetrafluoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; e de 0,5% em peso a 2% em peso de n-pentano.

10. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano, em que dito pentafluoroetano, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, n-butano, n-pentano e 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano estão presentes como um componente similar a azeotrópico, em que a composição compreende: de 15% em peso a 18% em peso de pentafluoroetano; de 70% em peso a 75% em peso de 1,1,1,2- tetrafluoroetano; de 1 % em peso a 3% em peso de n-butano; de 0,5% em peso a 2% em peso de n-pentano; e de 5% em peso a 15% em peso de 1,1,1,2,3,3,3- heptafluoropropano.

11. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano.

12. PROCESSO DE PRODUÇÃO DE RESFRIAMENTO, caracterizado pelo fato de que compreende a condensação da composição conforme descrita em uma das reivindicações 1 a 11 e, em seguida, a evaporação da mencionada composição nas proximidades de um corpo a ser resfriado.

13. PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CALOR, caracterizado pelo fato de que compreende a condensação da composição conforme descrita em uma das reivindicações 1 a 11 nas proximidades de um corpo a ser aquecido e, em seguida, a evaporação da mencionada composição.

14. MÉTODO DE RECARGA DE UM SISTEMA DE RESFRIAMENTO, que contém um refrigerante a ser substituído e um lubrificante, caracterizado pelo fato de que o mencionado método compreende: - remoção do refrigerante a ser substituído do sistema de resfriamento, enquanto retém uma parte do lubrificante no mencionado sistema; e - introdução ao sistema de resfriamento de uma composição refrigerante conforme descrita em uma das reivindicações 1 a 11.

15. SISTEMA DE TROCA DE CALOR, caracterizado pelo fato de que compreende uma composição, conforme descrita em uma das reivindicações 1 a 11, em que o mencionado sistema é selecionado a partir do grupo que consiste de condicionadores de ar, congeladores, refrigeradores, resfriadores de água, frigoríficos, bombas de aquecimento, aplicações de condicionador de ar, refrigerador móvel e suas combinações.