ES2528913T3

ES2528913T3 - Métodos y composiciones de transferencia de calor

Info

Publication number: ES2528913T3
Application number: ES13748803.7T
Authority: ES
Inventors: Samuel F. Yana Motta; Mark W. Spatz; Ronald P. Vogl; Elizabet Del Carmen Vera Becerra
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2018-06-26
Anticipated expiration: 2033-02-11
Also published as: AU2013221829B2; EP3395926A1; MX361495B; JP2015508117A; LT2814897T; JP2015214706A; PL2814897T3; CA2863552A1; BR112014019568B1; BR112014019568A2; SI2814897T1; DE13748803T1; BR112014019568A8; AU2016204521A1; WO2013122854A1; AU2016204521B2; CN107674650A; KR20140124782A; DK2814897T3; TR201808172T4

Abstract

Una composición de transferencia de calor que comprende: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-125; (c) de más de 0% a alrededor de 30% en peso de HFO-1234ze; (d) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a, basándose el porcentaje en peso en el total de los componentes (a) - (d) en la composición.

Description

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DESCRIPCION

Métodos y composiciones de transferencia de calor Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones, métodos y sistemas que tienen utilidad en aplicaciones de refrigeración, con una ventaja particular en aplicaciones de refrigeración de baja y media temperatura y en aspectos particulares de composiciones refrigerantes para la sustitución del refrigerante HFC-404A para aplicaciones de calefacción y refrigeración y para actualizar los sistemas de refrigeración de baja y media temperatura, que incluyen los sistemas diseñados para utilizar con HFC-404A.

Antecedentes

Los sistemas de refrigeración mecánica y los dispositivos de transferencia de calor relacionados, tales como las bombas de calor y los aires acondicionados, utilizan líquidos refrigerantes que son bien conocidos en la técnica para usos industriales, comerciales y domésticos. Los fluidos a base de fluorocarbono han encontrado un uso generalizado en muchas aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, incluso como fluido de trabajo en sistemas tales como el aire acondicionado, la bomba de calor y los sistemas de refrigeración. Debido a determinados problemas ambientales posibles, que incluyen las posibilidades de calentamiento global relativamente altas asociadas con la utilización de algunas de las composiciones que se han utilizado hasta este momento en estas aplicaciones, se ha vuelto cada vez más deseable utilizar fluidos que tengan posibilidades de calentamiento global y agotamiento de ozono bajas o incluso cero, tales como los hidrofluorocarbonos ("HFC"). Por ejemplo, varios gobiernos han firmado el Protocolo de Kioto para proteger el medioambiente global y emprender una reducción de las emisiones de CO2 (calentamiento global). Por lo tanto, existe una necesidad para una alternativa de baja inflamabilidad o no inflamable, no tóxica para reemplazar algunos de los HFC de alto calentamiento global.

Un tipo importante de sistema de refrigeración se conoce como "sistema de refrigeración de baja temperatura". Dichos sistemas son particularmente importantes para las industrias de fabricación, distribución y venta al por menor de alimentos porque desempeñan un papel vital para garantizar que los alimentos que llegan al consumidor sean tanto frescos como aptos para el consumo. En dichos sistemas de refrigeración de baja temperatura, un líquido refrigerante comúnmente utilizado ha sido el HFC-404A (la combinación de HFC-125: HFC-143a: HFC134a en una relación en peso aproximada de 44:52:4 se denomina en la técnica como HFC-404A o R-404A). El R-404A tiene un alto Potencial de Calentamiento Global estimado (GWP - siglas en inglés) de 3922.

Por lo tanto, ha existido una necesidad creciente de nuevos compuestos fluorocarbonados e hidrofluorocarbonados y composiciones que sean alternativas atractivas a las composiciones utilizadas hasta este momento en estas y otras aplicaciones. Por ejemplo, se ha vuelto conveniente actualizar los sistemas de refrigeración que contienen cloro mediante la sustitución de los refrigerantes que contienen cloro por compuestos refrigerantes que no contengan cloro que no agotarán la capa de ozono, tal como los hidrofluorocarbonos (HFC). La industria en general y la industria de transferencia de calor en particular están continuamente buscando nuevas mezclas a base de fluorocarbonos que ofrezcan alternativas y se consideren sustitutos de los CFC y HCFC más seguros para el medio ambiente. Sin embargo, generalmente se considera importante, al menos con respecto a los fluidos de transferencia de calor, que cualquier sustituto potencial deba poseer también las propiedades actuales en muchos de los fluidos más ampliamente utilizados, tales como las excelentes propiedades de transferencia de calor, la estabilidad química, la baja o nula toxicidad, la no inflamabilidad y/o la compatibilidad con el lubricante, entre otras.

Con respecto a la eficiencia de utilización, es importante tener en cuenta que una pérdida en el rendimiento termodinámico del refrigerante o la eficiencia energética puede tener impactos ambientales secundarios debido al aumento en la utilización de combustibles fósiles derivado de una mayor demanda de energía eléctrica.

Además, se considera en general deseable que los sustitutos de los refrigerantes con CFC sean eficaces sin grandes cambios de ingeniería en la tecnología de compresión de vapor convencional utilizada actualmente con los refrigerantes CFC.

La inflamabilidad es otra propiedad importante para muchas aplicaciones. Es decir, se considera importante o esencial en muchas aplicaciones, incluyendo particularmente en aplicaciones de transferencia de calor, utilizar composiciones que no sean inflamables. Por lo tanto, con frecuencia es beneficioso utilizar en dichas composiciones compuestos que no sean inflamables. Según se utiliza en la presente memoria, el término "no inflamable" se refiere a compuestos o composiciones que son establecidas que no son inflamables según se determina de acuerdo con la norma ASTM E-681, fechada en 2002. Desafortunadamente, muchos HFC que de otro modo podrían ser convenientes para su utilización en composiciones refrigerantes no son no inflamables según se utiliza ese término en la presente memoria. Por ejemplo, el fluoroalcano difluoroetano (HFC-152a) y el fluoroalcano 1, 1, 1- trifluoropropano (HFO-1243zf) son todos inflamables y, por lo tanto, no son viables para utilizar en muchas aplicaciones.

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El documento WO 2010/129920 describe una composición que comprende HFC-32, HFC-125, HFC-134a y HFO- 1234ze y/o HFO-1234yf y su utilización en métodos y sistemas de refrigeración.

Por lo tanto, los solicitantes han llegado a apreciar una necesidad de composiciones, y particularmente composiciones de transferencia de calor, que sean altamente ventajosas en sistemas y métodos de calefacción y refrigeración, en particular sistemas de calefacción y refrigeración por compresión de vapor, y aún más particularmente sistemas de refrigeración de baja temperatura, incluyendo los sistemas que se utilizan y/o se han diseñado para utilizarse con HFC-404A.

Resumen

Los solicitantes han descubierto que las necesidades indicadas anteriormente, y otras necesidades, se pueden satisfacer mediante composiciones, métodos y sistemas que comprenden o utilizan una mezcla multicomponentes, que comprende: (a) 26 % en peso de HFC-32; (b) 26 % en peso de HFC-125; (c) 21 % en peso de HFC-134a; (d) 20 % en peso de HFO-1234yf y (e) 7 % en peso de HFO-1234ze con el porcentaje en peso basado en el total de los componentes (a)-(e) en la composición.

La presente invención proporciona también métodos y sistemas que utilizan las composiciones de la presente invención, que incluyen métodos y sistemas para la transferencia de calor y para la actualización de los sistemas de transferencia de calor existentes. Determinados aspectos del método preferido de la presente invención se refieren a métodos para proporcionar refrigeración con temperatura relativamente baja, tal como en los sistemas de refrigeración de baja temperatura. Otros aspectos del método preferido de la presente invención proporcionan métodos de actualización de un sistema de refrigeración existente, preferiblemente sistemas de refrigeración de baja temperatura, diseñados para contener y/o la contención de refrigerante R-404A que comprenden introducir una composición de la presente invención en el sistema sin modificación de ingeniería significativa de dicho sistema de refrigeración existente.

El término HFO-1234ze se utiliza en la presente memoria genéricamente para referirse al 1,1,1,3-tetrafluoropropeno, independientemente de si está en la forma cis o trans. Los términos "cis-HFO-1234ze" y "trans-HFO-1234ze" se utilizan en la presente memoria para describir las formas cis y trans del 1,1,1,3- tetrafluoropropano, respectivamente. Por lo tanto, el término "HFO-1234ze" incluye dentro de su alcance el cis-HFO-1234ze, el trans-HFO-1234ze y todas las combinaciones y mezclas de estos.

Descripción detallada de la invención

Los sistemas de refrigeración de baja temperatura son importantes en muchas aplicaciones, tales como las industrias de fabricación, distribución y venta minorista de alimentos. Dichos sistemas desempeñan un papel vital para garantizar que los alimentos que llegan al consumidor sean tanto frescos como aptos para el consumo. En dichos sistemas de refrigeración de baja temperatura, uno de los líquidos refrigerantes que se ha utilizado comúnmente ha sido el HFC-404A, que tiene un Potencial de Calentamiento Global estimado (GWP - siglas en inglés) de 3922. Los solicitantes han encontrado que la composición de la presente invención satisface de una manera excepcional e inesperada la necesidad de alternativas y/o reemplazos para los refrigerantes en dichas aplicaciones, particular y preferiblemente el HFC-404A, que a la vez tiene valores de GWP más bajos y proporciona fluidos, en esencia, no inflamables, no tóxicos que tienen un valor muy parecido de capacidad de refrigeración y/o eficiencia al HFC-404A en dichos sistemas.

La presente invención puede abarcar además una composición, sistemas y métodos de refrigeración de media temperatura. De acuerdo con determinadas formas de realización preferidas, los presentes métodos y sistemas implican temperaturas del evaporador desde aproximadamente por encima de -15 °C hasta aproximadamente 5 °C. Un ejemplo de dicho sistema y método de temperatura media consiste en proporcionar refrigeración en el compartimiento de los alimentos frescos de un frigorífico doméstico.

Composiciones de transferencia de calor

La composición de la presente invención se puede generalmente adaptar para utilizar en aplicaciones de transferencia de calor, es decir, como un medio de calefacción y/o refrigeración, pero está particularmente bien adaptada para utilizar, según se mencionó anteriormente, en sistemas de refrigeración de media y baja temperatura, y preferiblemente en sistemas de baja temperatura, que hasta este momento han utilizado el HFC-404A y/o sistemas que hasta este momento han utilizado el R-22.

Los solicitantes han encontrado que la utilización de los componentes de la presente composición en las cantidades específicas descritas en la presente memoria es importante para lograr las combinaciones de propiedades ventajosas pero difíciles de lograr exhibidas por la presente composición, particularmente en los sistemas y métodos preferidos, y que la utilización de estos mismos componentes pero considerablemente fuera de las cantidades identificadas puede tener un efecto perjudicial sobre una o más de las propiedades importantes de la composición, sistemas o métodos de la invención.

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La composición de la presente invención comprende: (a) 26 % en peso de HFC-32; (b) 26 % en peso de HFC-125; (c) 21 % en peso de HFC-134a; (d) 20 % en peso de HFO-1234yf y (e) 7 % en peso de HFO-1234ze, con el porcentaje en peso basado en el total de los componentes (a)-(e) en la composición.

Aunque se contempla que se pueda utilizar cualquiera de los isómeros del HFO-1234ze, los solicitantes han encontrado que es preferible, en determinadas formas de realización, que el HFO-1234ze comprenda trans-HFO- 1234ze, y comprenda preferiblemente trans-HFO-1234ze en proporción principal, y en determinadas formas de realización conste esencialmente de trans-HFO-1234ze.

Según se mencionó anteriormente, los solicitantes han encontrado que la composición de la presente invención es capaz de lograr una combinación de propiedades difícil de conseguir, que incluye un GWP particularmente bajo. A modo de ejemplo no limitativo, la siguiente Tabla A ilustra la mejora considerable en el GWP exhibida por las composiciones de la presente invención (A5) en comparación con el GWP del HFC-404A, que tiene un GWP de 3922. Las composiciones de referencia A1 a A4 también se describen en la Tabla A.

TABLA A

Composición de la invención (fracción de peso, basada en los componentes identificados): Nombre GWP GWP como porcentaje del GWP del R404A

R125/R134a/R143a (0,44/0,04/0,52): R404A 3922

R32/R125/R134a/1234ze/1234yf (0,25/0,25/0,21/0,20/0,09): A1 1344 34 %

R32/R125/R134a/1234yf (0,25/0,25/0,2/0,3): A2 1330 34 %

R32/R125/R134a/1234ze/1234yf (0,26/0,26/0,21/0,17/0,1): A3 1386 35 %

R32/R125/R134a/1234ze (0,26/0,26/0,21/0,27): A4 1386 35 %

R32/R125/R134a/1234ze/1234yf (0,26/0,26/0,21/0,07/0,20): A5 1386 35 %

La composición de la presente invención puede incluir otros componentes con el fin de mejorar o proporcionar determinada funcionalidad a la composición, o en algunos casos para reducir el coste de la composición. Por ejemplo, las composiciones refrigerantes de acuerdo con la presente invención, especialmente las utilizadas en sistemas de compresión de vapor, incluyen un lubricante, generalmente en cantidades desde aproximadamente el 30 hasta aproximadamente el 50 por ciento en peso de la composición, y en algún caso posiblemente en una cantidad mayor de aproximadamente el 50 por ciento y otros casos en cantidades tan bajas como aproximadamente el 5 por ciento. Además, las presentes composiciones también pueden incluir un compatibilizador, tal como el propano, con el fin de ayudar a la compatibilidad y/o solubilidad del lubricante. Dichos compatibilizadores, que incluyen el propano, los butanos y los pentanos, están presentes preferiblemente en cantidades desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente el 5 por ciento en peso de la composición. También pueden añadirse combinaciones de tensioactivos y agentes solubilizantes a las presentes composiciones para ayudar a la solubilidad del aceite, según se describe en la Patente de EE.UU. N.° 6.516.837. Los lubricantes de refrigeración utilizados comúnmente tales como los ésteres de polioles (POE) y los glicoles de polialquileno (PAG), los aceites PAG, el aceite de silicona, el aceite mineral, los alquilbencenos (AB) y las poli (alfa-olefinas) (PAO) que se utilizan en maquinaria de refrigeración con refrigerantes hidrofluorocarbonados (HFC) se pueden utilizar con las composiciones refrigerantes de la presente invención. Los aceites minerales comercialmente disponibles incluyen el Witco LP 250 (marca registrada) de Witco, el Zerol 300 (marca registrada) de Shrieve Chemical, el Sunisco 3GS de Witco y el Calumet R015 de Calumet. Los lubricantes de alquilbenceno disponibles comercialmente incluyen el Zerol 150 (marca registrada). Los ésteres comercialmente disponibles incluyen el neopentilo dipelargonato de glicol, que está disponible como Emery 2917 (marca registrada) y Hatcol 2370 (marca registrada). Otros ésteres útiles incluyen ésteres de fosfato, ésteres de ácido dibásico y fluoroésteres. En algunos casos, los aceites basados en hidrocarburos tienen suficiente solubilidad con el refrigerante que se compone de un yodocarbono, la combinación del yodocarbono y el aceite de hidrocarburo podría ser más estable que otros tipos de lubricante. Dicha combinación puede por lo tanto ser ventajosa. Los lubricantes preferidos incluyen glicoles y ésteres de polialquileno. Los glicoles de polialquileno son altamente preferidos en determinadas formas de realización porque se utilizan actualmente en aplicaciones particulares tales como el aire acondicionado móvil. Por supuesto, se pueden utilizar diferentes mezclas de diferentes tipos de lubricantes.

Métodos y sistemas de transferencia de calor

Los presentes métodos, sistemas y composiciones se pueden adaptar de este modo para utilizar en conexión con una amplia variedad de sistemas de transferencia de calor en general y sistemas de refrigeración en particular, tales como el aire acondicionado (que incluye tanto los sistemas de aire acondicionado estacionarios como móviles), la refrigeración, los sistemas de bomba de calor y similares. En determinadas formas de realización preferidas, la composición de la presente invención se utiliza en sistemas de refrigeración diseñados originalmente para utilizar con un refrigerante HFC, tal como, por ejemplo, el R-404. La composición de la presente invención tiende a exhibir

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muchas de las características deseables del R-404A, pero tiene un GWP que es considerablemente menor que el del R-404A mientras que al mismo tiempo tiene una capacidad y/o eficiencia que es considerablemente similar o coincide considerablemente, y preferiblemente es tan alta o más alta que el R-404A. En particular, los solicitantes han reconocido que determinadas formas de realización preferidas de las presentes composiciones tienden a exhibir potenciales de calentamiento global ("GWP") relativamente bajos, preferiblemente menos de aproximadamente 2500, más preferiblemente menos de aproximadamente 2400 y aún más preferiblemente no más de aproximadamente 2300. En determinadas formas de realización, las presentes composiciones tienen un GWP de aproximadamente 1500 o menos e incluso más preferible de menos de aproximadamente 1000.

En otras determinadas formas de realización preferidas, las presentes composiciones se utilizan en sistemas de refrigeración que habían contenido y/o se habían diseñado originalmente para utilizar con el R-404A. La composición de la presente invención se puede utilizar en sistemas de refrigeración que contienen un lubricante utilizado tradicionalmente con el R-404A, tales como los aceites minerales, el polialquilbenceno, los aceites de polialquilenglicol y similares, o se puede utilizar con otros lubricantes utilizados tradicionalmente con refrigerantes HFC. Según se utiliza en la presente memoria, el término "sistema de refrigeración" se refiere generalmente a cualquier sistema o aparato, o cualquier pieza o parte de un sistema o aparato de este tipo, que emplea un refrigerante para proporcionar refrigeración. Dichos sistemas de refrigeración incluyen, por ejemplo, los aires acondicionados, los refrigeradores eléctricos, las enfriadoras (que incluyen las enfriadoras que utilizan compresores centrífugos) y similares.

Según se menciona anteriormente, la presente invención logra una ventaja excepcional en conexión con los sistemas conocidos como sistemas de refrigeración de baja temperatura. Según se utiliza en la presente memoria, el término "sistema de refrigeración de baja temperatura" se refiere a sistemas de refrigeración por compresión de vapor que utilizan uno o más compresores y una temperatura del condensador desde aproximadamente 35 °C hasta aproximadamente 45 °C. En las formas de realización preferidas de dichos sistemas, los sistemas tienen una temperatura del evaporador desde aproximadamente -40 °C y menos de aproximadamente -15 °C, más preferiblemente desde aproximadamente -35 °C hasta aproximadamente -25 °C, con una temperatura del evaporador preferiblemente de aproximadamente -32 °C. Además, en formas de realización preferidas de dichos sistemas, los sistemas tienen un grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador desde aproximadamente 0 °C hasta aproximadamente 10 °C, con un grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador, preferiblemente desde aproximadamente 4 °C hasta aproximadamente 6 °C. Además, en las formas de realización preferidas de dichos sistemas, los sistemas tienen un grado de sobrecalentamiento en la línea de aspiración desde aproximadamente 15 °C hasta aproximadamente 25 °C, con un grado de sobrecalentamiento en la línea de aspiración preferiblemente desde aproximadamente 20 °C hasta aproximadamente 25 °C.

En una forma de realización no limitativa, la composición de transferencia de calor de la presente invención se puede utilizar para actualizar un sistema de refrigeración existente con o sin tener que modificar considerablemente el sistema y con o sin tener que drenar completamente el refrigerante existente. En un aspecto, parte de la carga de refrigerante se drena del sistema, que puede incluir más del 5 %, 10 %, 25 %, 50 %, 75 % o similar. La carga de refrigerante extraída se reemplaza a continuación con el refrigerante de bajo GWP no inflamable descrito en la presente memoria.

En formas de realización alternativas, en lugar de drenar parcialmente el sistema existente, los refrigerantes de la presente invención se pueden utilizar para "rellenar" los sistemas existentes después de una fuga de refrigerante parcial. Muchos sistemas comerciales, por ejemplo, tienen tasas de fuga de refrigerante relativamente altas que requieren la adición rutinaria de refrigerante durante la vida del sistema. En un método de la presente descripción, se proporciona un sistema de refrigerante con menos de la carga de refrigerante diseñada o total en el sistema, que, preferiblemente, se produce como resultado de una fuga de refrigerante del sistema, y una composición de refrigerante de la presente descripción se utiliza para recargar el sistema, preferiblemente durante el mantenimiento normal de recarga. Si el sistema fugó R404A, por ejemplo, se puede recargar con una o una combinación de las mezclas identificadas en la presente memoria. Los presentes métodos permiten que esto ocurra al tiempo que se mantiene, en esencia, la capacidad del sistema, manteniendo o mejorando la eficiencia energética (menor consumo de electricidad que equivale a un menor costo de funcionamiento para los usuarios) y disminuyendo el GWP del refrigerante contenido en el sistema (disminuyendo el impacto ambiental).

Un método de este tipo se puede realizar independientemente de la cantidad de refrigerante que haya fugado, preferiblemente sin un cálculo de mezcla, y proporciona una forma simple (y de bajo coste) de reducir el impacto ambiental asociado con la recarga de un sistema existente sin desviarse del programa de mantenimiento de rutina del sistema.

De acuerdo con lo anterior, los solicitantes han reconocido que incluso cantidades relativamente grandes de R404A cuando se utilizan en combinación con las mezclas de la presente descripción, ya sea en la forma de un contaminante no intencionado, como un ingrediente añadido intencionadamente o como el refrigerante restante después de una sustitución o recarga del sistema, no tienen un efecto considerablemente nocivo sobre el rendimiento de los refrigerantes y/o sistemas de refrigeración de la presente descripción. Por el contrario, los solicitantes también han llegado a reconocer que cantidades relativamente grandes de las mezclas de la presente

descripción en el R404A, ya sea en la forma de un contaminante no intencionado o como un ingrediente añadido intencionadamente, no tienen un efecto considerablemente nocivo sobre el rendimiento del refrigerante. Por consiguiente, mientras que en otros casos la presencia de tal contaminante podría descalificar la utilización del refrigerante con el contaminante, los solicitantes han llegado a reconocer que la utilización de tales mezclas de 5 refrigerantes generalmente será aceptable para el propósito pretendido. Por consiguiente, una ventaja de los métodos y composiciones de la presente descripción es que, desde el punto de vista de la viabilidad, generalmente no hay un gran incentivo para garantizar que el R404A esté completamente ausente de los refrigerantes con bajo GWP, y viceversa, y en dichas circunstancias hay una mayor posibilidad de que, en ausencia de los métodos proporcionados por la presente descripción, surjan problemas considerables y graves con el funcionamiento de 10 muchos sistemas de purga automática existentes. Sin embargo, los métodos actuales superan estos problemas y añaden fiabilidad, seguridad y eficiencia a los sistemas.

Ejemplos

EJEMPLO 1: Parámetros de rendimiento - Sistema de baja temperatura

El coeficiente de rendimiento (COP) es una medida del rendimiento del refrigerante universalmente aceptada, especialmente útil para representar la eficiencia termodinámica relativa de un refrigerante en un ciclo de calefacción 15 o refrigeración específico que consiste en la evaporación o condensación del refrigerante. En la ingeniería de refrigeración, este término expresa la relación entre la refrigeración útil y la energía aplicada por el compresor para comprimir el vapor. La capacidad de un refrigerante representa la cantidad de refrigeración o calefacción que produce y proporciona cierta medida de la capacidad de un compresor para bombear cantidades de calor para un caudal volumétrico de refrigerante determinado. En otras palabras, dado un compresor específico, un refrigerante 20 con una mayor capacidad suministrará más potencia de refrigeración o calefacción. Un medio para estimar el COP de un refrigerante en condiciones de funcionamiento específicas es a partir de las propiedades termodinámicas del refrigerante utilizando las técnicas de análisis del ciclo de refrigeración estándar (véase, por ejemplo, R.C. Downing, FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK, Capítulo 3, Prentice-Hall, 1988).

Se proporciona un sistema de refrigeración de baja temperatura. En el caso de un sistema del tipo ilustrado en este 25 Ejemplo, la temperatura del condensador se establece en 40,55 °C, que generalmente corresponde a una temperatura exterior de aproximadamente 35 °C. El grado de subenfriamiento en la entrada del dispositivo de expansión se establece en 5,55 °C. La temperatura de evaporación se establece en -31,6 °C, que corresponde a una temperatura del recinto de aproximadamente -26 °C. El grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador se establece en 5,55 °C. El grado de sobrecalentamiento en la línea de aspiración se establece en 13,88 30 °C y la eficiencia del compresor se establece al 65 %. La caída de presión y la transferencia de calor en las líneas de conexión (líneas de aspiración y de líquido) se consideran insignificantes y se ignora la fuga de calor a través de la carcasa del compresor. Se determinan varios parámetros de funcionamiento para las composiciones A1-A5 identificadas en la Tabla A anterior, y estos parámetros de funcionamiento se reportan en la Tabla 1 siguiente, basada en el HFC-404A que tiene un valor de COP del 100 %, un valor de capacidad del 100 % y una temperatura 35 de descarga de 97,6 °C

TABLA 1

Nombre: GWP Deslizamiento en el evaporador (°C) Capacidad (%) COP (%)

R404A: 3922 0,5 100 % 100 %

A1*: 1344 4,9 96 % 110 %

* CM <: 1330 3,5 103 % 108 %

A3*: 1386 4,7 99 % 109 %

A4*: 1386 5,4 95 % 110 %

A5: 1386 3,9 102 % 109 %

*Composición de referencia

Según se puede ver en la Tabla 1 anterior, los solicitantes han encontrado que la composición de la presente invención es capaz de alcanzar de inmediato muchos de los parámetros de rendimiento del sistema de refrigeración 40 importantes próximos a los parámetros para el R-404A, y en particular lo suficientemente próximos para permitir que dicha composición se utilice como un reemplazo directo sin requerir otras modificaciones para el R-404A en sistemas de refrigeración de baja temperatura y/o para utilizar en dichos sistemas existentes con solo modificaciones menores del sistema. Por ejemplo, las composiciones A1-A5 exhiben capacidades en este sistema de refrigeración de baja temperatura que están dentro de aproximadamente el 8 %, y aún más preferiblemente dentro de 45 aproximadamente el 5 % de la del R404A. Todas estas eficiencias (COP) de las mezclas más altas que la del R404A hasta en un 10 %, lo que es muy conveniente. Especialmente en vista del GWP mejorado de la composición A5, esta composición de la presente invención es un candidato excelente para utilizar como reemplazo directo sin

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requerir otras modificaciones para sistemas de refrigeración de baja temperatura que originalmente contienen y/o se diseñan para contener R-404A.

Dado que muchos sistemas de refrigeración de baja temperatura existentes han sido diseñados para R-404A, o para otros refrigerantes con propiedades similares al R-404A, los expertos en la técnica apreciarán la considerable ventaja de un refrigerante con bajo GWP y eficiencia superior que se pueda utilizar como reemplazo del R-404A o refrigerantes similares con modificaciones relativamente mínimas al sistema. Además, los expertos en la técnica apreciarán que la presente composición es capaz de proporcionar una ventaja considerable para utilizar en los sistemas de refrigeración nuevos o recientemente diseñados, que incluyen preferiblemente los sistemas de refrigeración de baja temperatura.

EJEMPLO 2: Parámetros de actualización - Sistema de baja temperatura

Se contempla que en determinadas formas de realización, la presente invención proporcione métodos de actualización que comprendan la eliminación de al menos una parte del refrigerante existente del sistema y la sustitución de al menos una parte del refrigerante eliminado con una composición de la presente invención, preferiblemente sin modificación considerable del sistema y aún más preferiblemente sin ningún cambio en los principales componentes del sistema, tales como compresores, condensadores, evaporadores y válvulas de expansión. Debido a determinadas características de los sistemas de refrigeración de baja temperatura, que incluyen particularmente sistemas de refrigeración de baja temperatura que contienen o están diseñados para contener el refrigerante R404A, es importante en determinadas formas de realización que dichos sistemas sean capaces de exhibir parámetros de funcionamiento del sistema fiables con refrigerantes de reemplazo directo sin requerir otras modificaciones. Dichos parámetros de funcionamiento incluyen:

• Que la presión del lado de alta esté dentro de aproximadamente el 105 %, y aún más preferiblemente dentro de aproximadamente el 103 % de la presión del lado de alta del sistema que utiliza R404A. Este parámetro es importante en dichas formas de realización porque permite la utilización de los componentes de presión existentes.

• Que la temperatura de descarga sea preferiblemente inferior a aproximadamente 130 °C, y aún más preferiblemente inferior a aproximadamente 125 °C. La ventaja de una característica de este tipo es que permite la utilización del equipo existente sin la activación de los aspectos de protección térmica del sistema, que se diseñan preferiblemente para proteger los componentes del compresor. Este parámetro es ventajoso porque evita la utilización de costosos controles tales como la inyección de líquido para reducir la temperatura de descarga.

• Presiones de aspiración más bajas son aceptables si no provocan que el sistema entre en presión subatmosférica con bajas temperaturas de evaporación. Esta presión positiva se requiere para garantizar que el sistema tenga siempre presión positiva, evitando cualquier contaminación con aire húmedo en caso de fuga. Para evaluar este requisito, se emplearía una propiedad llamada "Temperatura de ebullición normal" (NBT - siglas en inglés: temperatura de ebullición a presión atmosférica) del fluido en cuestión. Esta NBT debe ser lo más próxima posible a la del fluido remplazado (R404A) y al menos inferior que la temperatura de evaporación más baja encontrada en los sistemas comerciales típicos (ejemplo: -40 °C).

Los parámetros de funcionamiento mencionados anteriormente y otros se determinan para las composiciones A1-A5 identificadas en la Tabla A anterior, y estos parámetros de funcionamiento se reportan en la Tabla 2 siguiente:

TABLA 2

Nombre: Presión de descarga (%) Temperatura de descarga (%) Presión de aspiración (%) Temperatura de ebullición normal (°C)

R404A: 100 % 91,9 100 % -46,2

A1*: 96 % 117,7 78 % -44,9

* CM <: 103 % 113,4 87 % -46,1

A3*: 99 % 118,3 80 % -45,3

A4*: 95 % 120,4 76 % -44,8

A5: 97 % 116 85 % -45,9

*Composición de referencia

En determinadas formas de realización preferidas, la etapa de reemplazo es un reemplazo directo sin requerir otras modificaciones en el sentido de que no se requiere un rediseño o modificación considerable del sistema y no es necesario reemplazar ningún elemento principal del equipo para alojar el refrigerante de la presente invención. Ese es el caso de la composición A5, que en general se puede utilizar en la mayoría de los procedimientos de actualización sin ningún cambio en los componentes principales. Para la composición A5, la presión y la temperatura

de descarga están por debajo del límite y la temperatura de ebullición normal es similar a la del R404A, por lo tanto, se puede utilizar en la mayoría de los sistemas de refrigeración existentes.

EJEMPLO 3: Parámetros de rendimiento

Se proporciona un sistema de refrigeración de media temperatura. En el caso de un sistema del tipo ilustrado en 5 este Ejemplo, la temperatura del condensador se establece en 40,55 °C, que generalmente corresponde a una temperatura exterior de aproximadamente 35 °C. El grado de subenfriamiento en la entrada del dispositivo de expansión se establece en 5,55 °C. La temperatura de evaporación se establece en -3,88 ° C, que corresponde a una temperatura del recinto de aproximadamente 1,66 °C. El grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador se establece en 5,55 °C. El grado de sobrecalentamiento en la línea de aspiración se establece en 13,88 10 °C y la eficiencia del compresor se establece al 65 %. La caída de presión y la transferencia de calor en las líneas de conexión (líneas de aspiración y de líquido) se consideran insignificantes y se ignora la fuga de calor a través de la carcasa del compresor. Se determinan varios parámetros de funcionamiento para las composiciones A1-A5 identificadas en la Tabla A anterior, y estos parámetros de funcionamiento se reportan en la Tabla 3 siguiente, basada en el HFC-404A que tiene un valor de COP del 100 %, un valor de capacidad del 100 % y una temperatura 15 de descarga de 76 °C.

TABLA 3

Nombre: GWP Deslizamiento en el evaporador (°C) Capacidad (%) COP (%)

R404A: 3922 0,5 100 % 100 %

A1*: 1344 5,4 99 % 106 %

* CM <: 1330 3,9 104 % 105 %

A3*: 1386 5,1 101 % 106 %

A4*: 1386 5,9 98 % 107 %

A5: 1386 4,4 103 % 105 %

*Composición de referencia

Según se puede ver en la Tabla 3 anterior, los solicitantes han encontrado que la composición de la presente invención es capaz de alcanzar de inmediato muchos de los parámetros de rendimiento del sistema de refrigeración 20 importantes próximos a los parámetros para el R-404A, y en particular lo suficientemente próximos para permitir que dicha composición se utilice como un reemplazo directo sin requerir otras modificaciones para el R-404A en sistemas de refrigeración de media temperatura y/o para utilizar en dichos sistemas existentes con solo modificaciones menores del sistema. Las composiciones A1-A5 exhiben capacidades en este sistema de refrigeración de media temperatura que están dentro de aproximadamente el 8 %, y aún más preferiblemente dentro 25 de aproximadamente el 5 % de la del R404A. Todas estas eficiencias (COP) de las mezclas más altas que la del R404a hasta en un 7 %, lo que es muy conveniente. Especialmente en vista del GWP mejorado de la composición A5, esta composición de la presente invención es un candidato excelente para utilizar como reemplazo directo sin requerir otras modificaciones para sistemas de refrigeración de media temperatura que originalmente contienen y/o se diseñan para contener R-404A.

30 Dado que muchos sistemas de refrigeración de media temperatura existentes han sido diseñados para R-404A, o para otros refrigerantes con propiedades similares al R-404A, los expertos en la técnica apreciarán la considerable ventaja de un refrigerante con bajo GWP y eficiencia superior que se pueda utilizar como reemplazo del R-404A o refrigerantes similares con modificaciones relativamente mínimas al sistema. Además, los expertos en la técnica apreciarán que la presente composición es capaz de proporcionar una ventaja considerable para utilizar en los 35 sistemas de refrigeración nuevos o recientemente diseñados, que incluyen preferiblemente los sistemas de refrigeración de media temperatura.

EJEMPLO 4: Parámetros de actualización

Se contempla que en determinadas formas de realización, la presente invención proporcione métodos de actualización que comprendan la eliminación de al menos una parte del refrigerante existente del sistema y la 40 sustitución de al menos una parte del refrigerante eliminado con una composición de la presente invención, preferiblemente sin modificación considerable del sistema y aún más preferiblemente sin ningún cambio en los principales componentes del sistema, tales como compresores, condensadores, evaporadores y válvulas de expansión. Debido a determinadas características de los sistemas de refrigeración de media temperatura, que incluyen particularmente los sistemas de refrigeración de media temperatura que contienen o están diseñados para 45 contener el refrigerante R404A, es importante en determinadas formas de realización que dichos sistemas sean capaces de exhibir parámetros de funcionamiento del sistema fiables con refrigerantes de remplazo directo sin requerir otras modificaciones. Dichos parámetros de funcionamiento incluyen:

• Que la temperatura de descarga sea preferiblemente inferior a aproximadamente 130 °C, y aún más 5 preferiblemente inferior a aproximadamente 125 °C. La ventaja de una característica de este tipo es que permite la

utilización del equipo existente sin la activación de los aspectos de protección térmica del sistema, que se diseñan preferiblemente para proteger los componentes del compresor. Este parámetro es ventajoso porque evita la utilización de costosos controles tales como la inyección de líquido para reducir la temperatura de descarga.

• Presiones de aspiración más bajas son aceptables si no provocan que el sistema entre en presión subatmosférica 10 con bajas temperaturas de evaporación. Esta presión positiva se requiere para garantizar que el sistema tenga

siempre presión positiva, evitando cualquier contaminación con aire húmedo en caso de fuga. Para evaluar este requisito, se emplearía una propiedad llamada "Temperatura de ebullición normal" (NBT - siglas en inglés: temperatura de ebullición a presión atmosférica) del fluido en cuestión. Esta NBT debe estar lo más próxima posible a la del fluido remplazado (R404A) y al menos inferior que la temperatura de evaporación más baja encontrada en 15 los sistemas comerciales típicos (ejemplo: -40 °C).

Los parámetros de funcionamiento mencionados anteriormente y otros se determinan para las composiciones A1-A5 identificadas en la Tabla A anterior, y estos parámetros de funcionamiento se reportan en la Tabla 4 siguiente:

TABLA 4

R404A: 100 % 91,9 100 % -46.2

A1*: 92 % 90,8 84 % -44.9

* CM <: 97 % 88,4 92 % -46.1

A3*: 94 % 91,1 87 % -45.3

A4*: 91 % 92,4 83 % -44.8

A5: 97 % 89,9 91 % -45.9

*Composición de referencia

20 En determinadas formas de realización preferidas, la etapa de reemplazo es un reemplazo directo sin requerir otras modificaciones en el sentido de que no se requiere un rediseño o modificación considerable del sistema y no es necesario reemplazar ningún elemento principal del equipo para alojar el refrigerante de la presente invención. Ese es el caso de la composición A5, que en general se puede utilizar en la mayoría de los procedimientos de actualización sin ningún cambio en los componentes principales. Para la composición A5, la presión y la temperatura 25 de descarga están por debajo del límite y la temperatura de ebullición normal es similar a la del R404A, por lo tanto, se puede utilizar en la mayoría de los sistemas de refrigeración existentes.

En determinadas formas de realización preferidas, la etapa de reemplazo es un reemplazo directo sin requerir otras modificaciones en el sentido de que no se requiere un rediseño o modificación considerable del sistema y no es necesario reemplazar ningún elemento principal del equipo para alojar el refrigerante de la presente invención. Ese 30 es el caso de la composición A5, que en general se puede utilizar en la mayoría de los procedimientos de actualización sin ningún cambio en los componentes principales. Para la composición A5, la presión y la temperatura de descarga están por debajo del límite y la temperatura de ebullición normal es similar a la del R404A, por lo tanto, se puede utilizar en la mayoría de los sistemas de refrigeración existentes.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

REIVINDICACIONES

1. Una composición de: (a) 26 % en peso de HFC-32; (b) 26 % en peso de HFC-125; (c) 21 % en peso de HFC- 134a; (d) 20 % en peso de HFO-1234yf y (e) 7 % en peso de HFO-1234ze, con el porcentaje en peso basado en el total de los componentes (a)-(e) en la composición.
2. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho HFO-1234ze comprende trans-HFO-1234ze.
3. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho HFO-1234ze consta esencialmente de trans-HFO-1234ze.
4. Un sistema de refrigeración que comprende la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 4, en donde dicho sistema de refrigeración es un sistema de refrigeración de baja temperatura.
6. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 5, que comprende un compresor, un condensador y un evaporador, teniendo dicho sistema una temperatura del evaporador desde -40°C hasta menos de -15°C, preferiblemente desde -35°C hasta -25°C.
7. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 4, en donde dicho sistema de refrigeración es un sistema de refrigeración de media temperatura.
8. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 7, que comprende un evaporador, teniendo dicho sistema una temperatura del evaporador desde por encima de -15°C hasta + 5°C.
9. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 4, en donde dicho sistema de refrigeración se selecciona del grupo que consiste en aires acondicionados, refrigeradores eléctricos y enfriadoras.
10. Un sistema de refrigeración según la reivindicación 4 u 8, en el que el sistema de refrigeración es un refrigerador que tiene un compresor centrífugo.
11. Un método para reemplazar un fluido de transferencia de calor existente contenido en un sistema de refrigeración de temperatura media o baja que comprende eliminar al menos una parte de dicho fluido de transferencia de calor existente de dicho sistema, dicho fluido de transferencia de calor existente es R404A o R22 y reemplazar al menos una parte de dicho fluido de transferencia de calor existente introduciendo en dicho sistema una composición de (a) 26 % en peso de HFC-32, (b) 26 % en peso de HFC-125, (c) 21 % en peso de HFC-134a, (d) 20 % en peso de HFO-1234yf y (e) 7 % en peso de HFO-1234ze, con el porcentaje en peso basado en el total de los componentes (a)-(e) en la composición.
12. El método según la reivindicación 11, en donde el fluido de transferencia de calor existente es R404A.
13. El método según la reivindicación 11 o 12, en donde dicho HFO-1234ze comprende trans-HFO-1234ze.
14. El método según la reivindicación 11 o 12, en donde dicho HFO-1234ze consta esencialmente de trans-HFO- 1234ze.
15. El método según las reivindicaciones 11 a 14, en donde el sistema de refrigeración comprende además un lubricante.
16. El método según la reivindicación 15, en donde el lubricante se selecciona de los ésteres de polioles (POE), los glicoles de polialquileno (PAG), los aceites de PAG, el aceite de silicona, el aceite mineral, los alquilbencenos (Ab) y las poli (alfa-olefinas) (PAO).
17. La utilización de una composición según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 como un reemplazo para el R404A y/o el R22 en un sistema de refrigeración de temperatura media o baja.