ES2869224T3

ES2869224T3 - Mezclas refrigerantes

Info

Publication number: ES2869224T3
Application number: ES13767084T
Authority: ES
Inventors: Riccardo Mondino; Valentina Longoni
Original assignee: TAZZETTI SpA
Current assignee: TAZZETTI SpA
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2021-10-25
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: ITTO20120625A1; ZA201501028B; EP2872586B1; WO2014013426A2; JP2015529705A; WO2014013426A3; AU2013291586B2; US20150166864A1; US9534161B2; CN104520402A; MX367629B; EP2872586A2; BR112015001074A2; PT2872586T; MX2015000156A; AU2013291586A1

Abstract

Uso de una mezcla gaseosa seleccionada del grupo que consiste en: - propano en una concentración del 74 % al 79 % en peso y un gas seleccionado del grupo que consiste en isobuteno y buteno o mezclas de los mismos en una concentración del 21 % al 26 % en peso como gas refrigerante sustituto o alternativo para R134a.

Description

DESCRIPCIÓN

Mezclas refrigerantes

La presente invención hace referencia a mezclas gaseosas que son útiles como refrigerantes sustitutos o alternativos para R134a.

El R134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) es un hidrofluorocarburo que se ha utilizado desde principios de los años 90 como un gas refrigerante sustituto para clorofluorocarburos o hidroclorofluorocarburos, los cuales tienen un potencial de agotamiento de la capa de ozono (PAO de aquí en adelante) importante y se regulan mediante el protocolo de Montreal.

A diferencia de los clorofluorocarburos o los hidroclorofluorocarburos, el R134a no tiene un PAO importante y ha encontrado y encuentra aplicación, particularmente como refrigerante para aire acondicionado o refrigeración.

Sin embargo, el R134a tiene un elevado potencial de calentamiento global (PCG de aquí en adelante) y, después del protocolo de Kyoto, el reglamento europeo ha limitado y limitará de manera gradual su disponibilidad y uso en plantas de aire acondicionado o de refrigeración.

El objetivo principal de la presente invención es proporcionar mezclas de gas refrigerante que puedan utilizarse como sustitutitos o alternativas a R134a y/u otros refrigerantes sustitutos o alternativos para R134a que contengan HFC (hidrofluorocarburos), HFO (hidrofluoroolefinas) y HFE (hidrofluoroéteres), que tengan un menor costo de producción y una mejora en las características de impacto ambiental, particularmente en términos del PCG, en relación con aquellos de R134a, además de tener propiedades termodinámicas que sean adecuadas para su uso como gases refrigerantes sustitutos con características mejoradas en aplicaciones como aire acondicionado para vehículos motorizados, así como aire acondicionado y de refrigeración para uso residencial, comercial e industrial.

La invención se basa en el reconocimiento de que los objetivos antes mencionados pueden lograrse al utilizar una mezcla gaseosa de hidrocarburos no fluorados con concentraciones relativas de los hidrocarburos constituyentes de la mezcla que se encuentran dentro de un intervalo bastante limitado. Ya se han propuesto mezclas binarias de hidrocarburos en la técnica anterior como gases refrigerantes; por ejemplo, el documento US 1.497.615 se refiere a una mezcla refrigerante de isobutano y de otro compuesto de hidrocarburo de menor peso molecular, con un punto de ebullición superior a 45 °C.

El documento CN 101402847 describe mezclas que consisten en isobutano y propano como componentes de una mezcla refrigerante que es un sustituto para R22, en la cual el propano puede estar presente en una concentración de 80 % a 89 % en peso y el isobutano en una concentración de 11 % a 20 % en peso. El documento CN 1693408 describe mezclas que comprenden propano en una cantidad de 55 % a 62 % en peso e isobutano en una cantidad de 38 % a 45 % en peso como refrigerantes sustitutos para R134a. Los documentos Shin J. Y. et al., International Journal of Refrigeration, Vol. 20, No. 4, 1 de junio de 1997, páginas 267-275, Chang Y. S. et al, International Journal of Refrigeration, Vol. 23, No. 3, 1 de mayo de 2000, páginas 232-242, así como Granryd E., International Journal of Refrigeration, Vol. 24, No. 1, 1 de enero de 2001, páginas 15-24, describen mezclas refrigerantes que consisten en propano/isobutano en una relación de peso de 75/25.

En este sentido, la presente invención proporciona mezclas que, debido a una selección específica de los intervalos de concentración de los hidrocarburos utilizados, hacen posible que se obtengan características termodinámicas que son particularmente adecuadas y que presentan mejoras para sustituir a R134a. El documento WO 2009/081673 describe mezclas de hidrocarburos que comprenden propano y un hidrocarburo C1-C4 saturado o insaturado que pueden utilizarse para sustituir refrigerantes de HCFC o HFC. En una realización, describe un refrigerante mixto que comprende propano y 25 a 35 % en moles de buteno o isobuteno.

De este modo, un objeto de la invención es el uso de una mezcla gaseosa seleccionada del grupo que consiste en:

- propano en una concentración del 74 % al 79 % en peso y un gas seleccionado del grupo que consiste en isobuteno y buteno o mezclas de los mismos en una concentración del 21 % al 26 % en peso como gas refrigerante sustituto o alternativo para R134a, en plantas de aire acondicionado o de refrigeración, particularmente en aire acondicionado para vehículos motorizados diseñados para el uso de R134a.

En la presente descripción, en los ejemplos y en las reivindicaciones, el término “buteno” incluye 1-buteno y cis- y trans-2-buteno.

Las mezclas de acuerdo con la invención encuentran uso tanto en instalaciones completamente nuevas como en instalaciones existentes reacondicionadas, lo cual requiere únicamente la sustitución de determinados componentes dado que las mezclas de acuerdo con la invención son inflamables.

En particular, las mezclas de acuerdo con la invención encuentran aplicación en sistemas de aire acondicionado de vehículos motorizados, armarios refrigerados para supermercados, almacenes frigoríficos, refrigeradores para su uso residencial, enfriadores centrífugos, plantas de aire acondicionado para su uso residencial, comercial e industrial, enfriadores para su uso residencial, comercial e industrial, plantas de aire acondicionado o de refrigeración en la industria manufacturera, transporte refrigerado, dispensadores de agua helada, máquinas productoras de hielo comerciales, así como deshumidificadores para su uso residencial, comercial e industrial.

Las plantas de aire acondicionado o de refrigeración que utilizan las mezclas de acuerdo con la invención como refrigerante también se encuentran dentro del alcance de la invención.

Dentro del alcance del intervalo restringido de concentración de los gases constituyentes de las mezclas, una mezcla preferida consiste en 75 % en peso de propano y 25 % en peso de un gas seleccionado del grupo que consiste en isobuteno o buteno.

Las mezclas que aquí se proponen cuentan con una mejora en las características, en relación con el uso de R134a, en ciclos de refrigeración para aplicaciones con temperaturas moderadas y elevadas.

La siguiente tabla ilustra una serie de características notables relacionadas con las propiedades termodinámicas de las mezclas de acuerdo con la invención dentro del alcance de los intervalos de concentración antes mencionados, además de las características notables de impacto ambiental de las mismas, tales como el PAO y el PCG, comparadas con las propiedades correspondientes de R134a.

Tabla 1

Tal como se observa en la tabla anterior, las mezclas utilizadas de acuerdo con la invención tienen valores bajos de deslizamiento (diferencia entre el punto de ebullición y el punto de rocío a una presión de 1 atmósfera).

En comparación con R134a, las mezclas reducen drásticamente el PCG de 1300 a valores que normalmente no son superiores a 3.

Además, dado que las mezclas consisten exclusivamente en hidrocarburos, éstas hacen posible que se tenga una amplia disponibilidad a materias primas de bajo costo.

En los dibujos anexos:

- Las Figuras 1 y 2 son diagramas que ilustran las curvas de presión y de temperatura para las mezclas preferentes de acuerdo con la invención, comparadas con las curvas correspondientes relativas a R134a; los valores numéricos relevantes se proporcionan en las Tablas 3 y 4.

A continuación se presenta una tabla comparativa entre R134a y los sustitutos que son el objeto de la presente invención.

Tabla 2

En la tabla se describen los coeficientes de rendimiento (COP) para mezclas específicas que son el objeto de la invención, comparados con R134a.

Los coeficientes de rendimiento en el calentamiento (COPh) y en el enfriamiento (COPc) se indican en la tabla.

Los valores se calcularon para una planta de aire acondicionado con una capacidad térmica de 6 KW en el enfriamiento, 500 W de potencia auxiliar y subenfriamiento en 5 °C. El exceso de calor se consideró como calor adicional hacia el condensador.

Los valores indicados son los resultados de una simulación matemática que se basa en datos termodinámicos conocidos a partir de la bibliografía, que utiliza programas reconocidos internacionalmente.

Es posible observar que, en todos los casos, el COP de las mezclas propuestas está totalmente en línea con el de R134a.

Tabla 3

Tabla 4

Claims

REIVINDICACIONES

1. Uso de una mezcla gaseosa seleccionada del grupo que consiste en:

- propano en una concentración del 74 % al 79 % en peso y un gas seleccionado del grupo que consiste en isobuteno y buteno o mezclas de los mismos en una concentración del 21 % al 26 % en peso como gas refrigerante sustituto o alternativo para R134a.

2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla gaseosa consiste en 75 % en peso de propano y 25 % en peso de isobuteno.

3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla gaseosa consiste en 75 % en peso de propano y 25 % en peso de buteno.

4. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que la mezcla gaseosa se utiliza en plantas de aire acondicionado o de refrigeración.

5. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que la mezcla gaseosa se utiliza en sistemas de aire acondicionado de vehículos motorizados, armarios refrigerados para supermercados, almacenes frigoríficos, refrigeradores para su uso residencial, enfriadores centrífugos, plantas de aire acondicionado para su uso residencial, comercial e industrial, enfriadores para su uso residencial, comercial e industrial, plantas de aire acondicionado o de refrigeración en la industria manufacturera, transporte refrigerado, dispensadores de agua helada, máquinas productoras de hielo comerciales, así como deshumidificadores para su uso residencial, comercial e industrial.

6. Un proceso de reacondicionamiento en instalaciones existentes de aire acondicionado o de refrigeración, en las que se utiliza R134a como gas refrigerante, que comprende la sustitución del gas refrigerante utilizado en dicha planta por una mezcla gaseosa seleccionada del grupo que consiste en propano en una concentración del 74 % al 79 % en peso y un gas seleccionado del grupo que consiste en isobuteno y buteno o mezclas de los mismos en una concentración del 21 % al 26 % en peso.