ES2935258T3 - Composiciones de aditivos refrigerantes que contienen perfluoropoliéteres - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a composiciones y procesos de uso de perfluoropoliéter para mantener o mejorar el retorno de aceite, la lubricación o la eficiencia energética del sistema de refrigeración, aire acondicionado y transferencia de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones de aditivos refrigerantes que contienen perfluoropoliéteres
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a composiciones y procedimientos para su uso en sistemas de transferencia de calor, refrigeración y aire acondicionado con el fin de mejorar el retorno de aceite, la lubricación, la eficiencia energética o reducir el desgaste del compresor, usando perfluoropoliéter como aditivo en la composición del fluido de transferencia de calor o refrigerante.
Se han usado lubricantes con los fluidos en los sistemas de transferencia de calor, refrigeración y aire acondicionado para proporcionar lubricación al compresor y otras partes móviles y reducir el desgaste del compresor. Sin embargo, no todos los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor son compatibles con todos los lubricantes. En particular, muchos refrigerantes HFC o fluidos de transferencia de calor tienen poca miscibilidad o poca dispersabilidad con los lubricantes comúnmente usados, como el aceite mineral y el alquilbenceno. Debido a que los fluidos de transferencia de calor no pueden transportar fácilmente lubricantes de aceite mineral a través de los intercambiadores de calor, los aceites lubricantes se acumulan en la superficie de los serpentines de intercambio de calor, lo que resulta en un retorno de aceite pobre, un intercambio de calor pobre, una eficiencia energética baja y un desgaste acelerado de los compresores. Como resultado, las industrias de la refrigeración y del aire acondicionado han tenido que recurrir al uso de lubricantes sintéticos, como los poliol ésteres y los polialquilenglicoles.
Los documentos JPS62288692 y WO02/38718 divulgan perfluoropoliéteres (PFPE) en combinación con aceites seleccionados de aceite mineral, alquilbencenos, o polibutenos, mientras que el documento EP0432273 divulga el tetrafluoroetano (p. ej., HFC-134a) o CFC-12 (es decir, 1,1-dicloro-1,1-difluorometano) en combinación con PFPE y varios aceites.
Existe la necesidad de aditivos refrigerantes que mejoren la eficiencia energética con dichos refrigerantes.
Breve compendio de la invención
La presente invención se refiere a una composición que incluye: (1) un aceite sintético seleccionado del grupo que consiste en ésteres de poliol (POE), ésteres de polivinilo y combinaciones de los mismos, y (2) perfluoropoliéter. Esta invención se refiere también a una composición que comprende además un refrigerante o fluido de transferencia de calor seleccionado del grupo que consiste en fluorocarbonos saturados, fluorocarbonos insaturados, hidroclorofluorocarbonos, fluoroéteres, hidrocarburos, dióxido de carbono, dimetil éter, amoníaco y combinaciones de los mismos.
La presente invención se refiere, además, a métodos para usar las composiciones de fluido de refrigeración o transferencia de calor de la presente invención para producir refrigeración o calefacción.
La presente invención se refiere, además, a procedimientos para la transferencia de calor de una fuente de calor a un disipador de calor en el que las composiciones del fluido de refrigeración o transferencia de calor de la presente invención sirven como fluidos de transferencia de calor.
Descripción detallada de la invención
Los lubricantes usados en la presente invención son aceites lubricantes sintéticos seleccionados de ésteres de poliol, éteres de polivinilo, y combinaciones de los mismos.
En una realización de la presente invención, la cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 50% en peso con respecto al aceite.
Preferiblemente, la cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 20% en peso con respecto al aceite. Más preferiblemente, la cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 5% en peso con respecto al aceite. Lo más preferiblemente, la cantidad de perfluoropoliéter es menor inferior al 3% en peso con respecto al aceite.
La presente invención también proporciona perfluoropoliéteres como un aditivo que es miscible con refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de clorofluorocarbono e hidrofluorocarbono. Una característica común de los perfluoropoliéteres es la presencia de restos perfluoroalquiléter. Perfluoropoliéter es sinónimo de perfluoropolialquiléter. Otros términos sinónimos usados frecuentemente incluyen "PFPE", "PFAE", "aceite PFPE", "fluido PFPE" y "PFPAE". Por ejemplo, el producto KRYTOX comercializado por DuPont es un perfluoropoliéter que tiene la fórmula CF3-(CF2)2-O-[CF(CF3)-CF2-O]j'-R'f. En la fórmula, j' es de 2-100, inclusive y R'f es CF2CF3 , un grupo perfluoroalquilo C3 a C6 , o combinaciones de los mismos.
También se pueden usar otros PFPE, incluidos los fluidos FOMBLIN y GALDEN, comercializados por Ausimont, Milán, Italia y producidos mediante foto-oxidación con perfluoro olefina. El producto FOMBLIN-Y puede tener la fórmula CF3O(CF2CF(CF3)-O-)m'-(CF2-O-)n'-R1f. También es adecuado CF3O[CF2CF(CF3)O]m'(CF2CF2O)O'(CF2O)n'-R1f. En las fórmulas, R1 es CF3 , C2 F5 , C3F7 , o combinaciones de dos o más de los mismos; (m'+n') es de 8-45, inclusive; y m/n es de 20-1000, inclusive; o' es 1; (m'+n'+o') es de 8-45, inclusive; m'/n' es de 20-1.000, inclusive.
El producto FOMBLIN-Z puede tener la fórmula CF3O(CF2CF2-O-)p '(CF2-O)q'CF3 donde (p'+q') es de 40-180 y p'/q' es de 0,5-2, inclusive.
También se pueden usar fluidos DEMNUM, otra familia de PFPE disponible de Daikin Industries, Japón. Puede producirse por oligomerización secuencial y fluoración de 2,2,3,3-tetrafluorooxetano, produciendo la fórmula F-[(CF2)3-O]t '-R2f donde R2f es CF3 , C2 F5, o combinaciones de los mismos y t' es de 2-200, inclusive.
Los dos grupos terminales del perfluoropoliéter, independientemente, pueden ser funcionalizados o no funcionalizados. En un perfluoropoliéter no funcionalizado, el grupo terminal puede ser un grupo terminal de radicales de perfluoroalquilo de cadena lineal o ramificada. Ejemplos de tales perfluoropoliéteres pueden tener la fórmula de Cr 'F(2r'+1)-A-Cr 'F(2r'+1) en la que cada r' es independientemente de 3 a 6; A puede ser O-(CF(CF3)CF2-O)w ', O-(CF2-O)x '(CF2CF2-O)y ', O-(C2 F4-O)w ', O-(C2 F4-O)x '(C3 F6-O)y ', O-(CF(CF3)CF2-O)x '(CF2-O)y ', O-(CF2CF2CF2-O)w ', O-(CF(CF3)CF2-O))x '(CF2CF2-O)y'-(CF2-O)z ', o combinaciones de dos o más de los mismos; preferiblemente A es O-(CF(CF3)CF2-O)w ', O-(C2 F4-O)w ', O-(C2 F4-O)x '(C3 F6-O)y', O-(CF2CF2CF2-O)w ', o combinaciones de dos o más de los mismos; w' es de 4 a 100; x' e y' son, cada uno independientemente de 1 a 100. Los ejemplos específicos incluyen, pero no se limitan a, F(CF(CF3)-CF2-O)9-CF2CF3 , F(CF(CF3)-CF2-O)9-CF(CF3)2 , y combinaciones de los mismos. En tales PFPE, hasta el 30% de los átomos de halógeno pueden ser halógenos distintos de flúor, como por ejemplo, átomos de cloro.
Los dos grupos terminales del perfluoropoliéter, independientemente, también pueden ser funcionalizados. Un grupo terminal funcionalizado típico puede seleccionarse del grupo que consiste en ésteres, hidroxilos, aminas, amidas, cianos, ácidos carboxílicos y ácidos sulfónicos.
Grupos terminales éster representativos incluyen: -COOCH3 , -COOCH2CH3 , -CF2COOCH3 , -CF2COOCH2CH3 , -CF2CF2COOCH3 ,-CF2CF2COOCH2CH3 , -CF2CH2COOCH3 , -CF2CF2CH2COOCH3 ,-CF2CH2CH2COOCH3 , -CF2CF2CH2CH2COOCH3.
Grupos terminales hidroxilo representativos incluyen: -CF2OH, -CF2CF2OH, -CF2CH2OH, -CF2CF2CH2OH, -CF2CH2CH2OH, -CF2CF2CH2CH2OH.
Grupos terminales amina representativos incluyen: -CF2NR1R2 ,-CF2CF2NR1R2 , -CF2CH2NR1R2 , -CF2CF2CH2NR1R2, -CF2CH2CH2NR1R2 , -CF2CF2CH2CH2NR1R2 , en donde R1 y R2 son independientemente H, CH3 , o CH2CH3.
Grupos terminales amida representativos incluyen: -CF2C(O)NR1R2 , -CF2CF2C(O)NR1R2 , -CF2CH2C(O)NR1R2 , -CF2CF2CH2C(O)NR1R2 , -CF2CH2CH2C(O)NR1R2, -CF2CF2CH2CH2C(O)NR1R2 , en donde R1 y R2 son, independientemente, H,CH3 , o CH2CH3.
Grupos terminales ciano representativos incluyen: -CF2CN, -CF2CF2CN, -CF2CH2CN, -CF2CF2CH2CN, -CF2CH2CH2CN, -CF2CF2CH2CH2CN.
Grupos terminales ácido carboxílico representativos incluyen:-CF2COOH, -CF2CF2COOH, -CF2CH2COOH, -CF2CF2CH2COOH, -CF2CH2CH2COOH, -CF2CF2CH2CH2COOH.
Grupos terminales ácido sulfónico representativos incluyen: -S(O)(O)OR3 ,-S(O)(O)R4 , -CF2O S(O)(O)OR3 , -CF2CF2O S(O)(O)OR3 , -CF2CH2O S(O)(O)OR3 , -CF2CF2CH2O S(O)(O)OR3 , -CF2CH2CH2O S(O)(O)OR3 , -CF2CF2CH2CH2O S(O)(O)OR3 , -CF2 S(O)(O)OR3 , -CF2CF2 S(O)(O)OR3 , -CF2CH2 S(O)(O)OR3 , -CF2CF2CH2 S(O)(O)OR3 , -CF2CH2CH2 S(O)(O)OR3 , -CF2CF2CH2CH2 S(O)(O)OR3 , -CF2O S(O)(O)R4 , -CF2CF2O S(O)(O)R4 , -CF2CH2O S(O)(O)R4 , -CF2CF2CH2O S(O)(O)R4 ,-CF2CH2CH2O S(O)(O)R4 , -CF2CF2CH2CH2O S(O)(O)R4 , en donde R3 es H, CH3 , CH2CH3 , CH2CF3 , CF3 , o CF2CF3 , R4 es CH3 , CH2CH3 , CH2CF3 , CF3 , o CF2CF3.
En una realización de la presente invención, la cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 40% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor. Preferiblemente, la cantidad de aditivo de perfluoropoliéter es inferior al 20-30% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor. Más preferiblemente, el aditivo de perfluoropoliéter es inferior a aproximadamente el 10% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor. Más preferiblemente, el aditivo de prefluoropoliéter es inferior a aproximadamente el 1 a aproximadamente el 2% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor. Más preferiblemente, el aditivo de perfluoropoliéter está entre aproximadamente el 0,01% en peso y el 1,0% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor. Lo más preferiblemente, el aditivo de perfluoropoliéter está entre aproximadamente el 0,03 y el 0,80% en peso con respecto al refrigerante o fluido de transferencia de calor.
Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de uso en la presente invención se seleccionan del grupo que consiste en fluorocarburos saturados, fluorocarbonos insaturados, clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, fluoroéteres, hidrocarburos, dióxido de carbono, dimetil éter, amoniaco y combinaciones de los mismos. Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor preferidos incluyen hidrofluorocarbonos y fluorocarbonos saturados e insaturados.
Los refrigerantes de fluorocarbono saturado o fluidos de transferencia de calor representativos incluyen tetrafluorometano (PFC-14), hexafluoroetano (PFC-116), octafluoropropano (PFC-218), decafluorobutano (PFC-31-10), fluorometano (HFC-41), difluorometano (HFC-32), trifluorometano (HfC-23), fluoroetano (HFC-161), 1,1-difluoroetano (HFC-152a), 1,1,1-trifluoroetano (HFC-143a), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1, 1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134), 1,1,1,2,2-pentafluoroetano (HFC-125), 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano (HFC-236fa), 1.1.1.2.3.3.3- heptafluoropropano (HFC-227ea), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), R-404A (una mezcla de 44% en peso de HFC-125, 52% en peso de HFC-143a y 4% en peso de HFC-134a), R-410a (una mezcla de 50% en peso de HFC-32 y 50% en peso de HFC-125), R-417A (una mezcla de 46,6% en peso de HfC-125, 50% en peso de HFC-134a y 3,4% en peso de n-butano), R-422A (una mezcla de 85,1% en peso de HFC-125, 11,5% en peso de HFC-134a y 3,4% en peso de isobutano), R-407C (una mezcla de 23% en peso de HFC-32, 25% en peso de HFC-125 y 52% en peso de HFC-134a), R-507A (una mezcla de 50% de R-125 y 50% de R-143a) y R-508A (una mezcla de 39% de HFC-23 y 61% de PFC-116).
Los refrigerantes de fluorocarbono insaturado o fluidos de transferencia de calor representativos incluyen 1,2,3,3,3-pentafluoro-1 -propeno, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1 -propeno, 1,1,2,3,3-pentafluoro-1 -propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno, 1,3,3,3-tetrafluoro-1-propeno, 1,1,2,3-tetrafluoro-1-propeno, 1,1,3,3-tetrafluoro-1-propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1-propeno, 2,3,3-trifluoro-1-propeno, 3,3,3-trifluoro-1-propeno, 1,1,2-trifluoro-1- propeno, 1,1,3-trifluoro-1-propeno, 1,2,3-trifluoro-1-propeno, 1,3,3-trifluoro-1-propeno, 1,1,1,2,3,4,4,4-octafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3,4,4,4-octafluoro-1 -buteno, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-buteno, 1,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 1.1.1.2.3.4.4- heptafluoro-2-buteno, 1,3,3,3-tetrafluoro-2-(trifluorometil)-2-propeno, 1,1,3,3,4,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 1.1.2.3.4.4.4- heptafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,3,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 2,3,3,4,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, 1,3,3,4,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,2,3,4,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,2,3,3,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,4,4-hexafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,4-hexafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-2-buteno, 1.1.1.3.4.4- hexafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 3,3,3-trifluoro-2-(trifluorometil)-1 -propeno, 1,1,1,2,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,1,3,4-pentafluoro-2-buteno, 3,3,4,4,4-pentafluoro-1 -buteno, 1,1,1,4,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3-pentafluoro-2-buteno, 2,3,3,4,4-pentafluoro-1-buteno, 1,1,2,4,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3-pentafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,4-pentafluoro-2-buteno, 1,2,3,3,4-pentafluoro-1 -buteno, 1.1.3.3.3- pentafluoro-2-metil-1 -propeno, 2-(difluorometil)-3,3,3-trifluoro-1 -propeno, 3,3,4,4-tetrafluoro-1 -buteno, 1.1.3.3- tetrafluoro-2-metil-1 -propeno, 1,3,3,3-tetrafluoro-2-metil-1 -propeno, 2-(difluorometil)-3,3-difluoro-1 -propeno, 1,1,1,2-tetrafluoro-2-buteno, 1,1,1,3-tetrafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoro-2-penteno, 1.1.2.3.3.4.4.5.5.5- decafluoro-1 -penteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-1 -penteno, 1.1.3.3.4.4.5.5.5- nonafluoro-1 -penteno, 1,1,2,3,3,4,4,5,5-nonafluoro-1 -penteno, 1,1,2,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,2,3,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,2,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,3,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-1-buteno, 2,3,3,4,4,5,5,5-octafluoro-1-penteno, 1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1 -penteno, 3,3,4,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,4,4,4-pentafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,3,4,4,4-pentafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,4,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1.1.1.4.4.5.5.5- octafluoro-2-penteno, 3,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 2,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 1,1,3,3,5,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-3-metil-2- buteno, 2,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 2,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 3-(trifluorometil)-4,4,4-trifluoro-2-buteno, 3,4,4,5,5,5-hexafluoro-2-penteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-metil-2-buteno, 3,3,4,5,5,5-hexafluoro-1-penteno, 4.4.4- trifluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-dodecafluoro-1 -hexeno, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-dodecafluoro-3-hexeno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-bis(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,1,4,4,5,5,5-octafluoro-2-trifluorometil-2-penteno, 1,1,1,3,4,5,5,5-octafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 1,1,1,4,5,5,5-heptafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-decafluoro-2-hexeno, 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-decafluoro-3-hexeno, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1 -hexeno, 4,4,4-trifluoro-3,3-bis(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-3-metil-2-(trifluorometil)-2-buteno, 2,3,3,5,5,5-hexafluoro-4-(trifluorometil)-1 -penteno, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-nonafluoro-3-metil-2-penteno, 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 3,4,4,5,5,6,6,6-octafluoro-2-hexeno, 3,3,4,4,5,5,6,6-octafluoro-2-hexeno, 1,1,1,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-2-penteno, 4,4,5,5,5-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1-penteno, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-2-metil-1-penteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tetradecafluoro-2-hepteno, 1.1.1.2.2.3.4.5.5.6.6.7.7.7- tetradecafluoro-2-hepteno, 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoro-2-hepteno, 1.1.1.2.4.4.5.5.6.6.7.7.7- tridecafluoro-2-hepteno, 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoro-3-hepteno, 1.1.1.2.2.3.5.5.6.6.7.7.7- tridecafluoro-3-hepteno, 4,4,5,5,6,6,6-heptafluoro-2-hexeno, 4,4,5,5,6,6,6-heptafluoro-1-hexeno, 1,1,1,2,2,3,4-heptafluoro-3-hexeno, 4,5,5,5-tetrafluoro-4-(trifluorometil)-1 -penteno, 1,1,1,2,5,5,5-heptafluoro-4-metil-2-penteno, 1,1,1,3-tetrafluoro-2-(trifluorometil)-2-penteno, 1,2,3,3,4,4-hexafluorociclobuteno, 3,3,4,4-tetrafluorociclobuteno, 3,3,4,4,5,5-hexafluorociclopenteno, 1,2,3,3,4,4,5,5-octafluorociclopenteno, 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluorociclohexeno, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, éter de pentafluoroetilotrifluorovinilo, éter de trifluorometilotrifluorovinilo.
Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de clorofluorocarbono representativos incluyen: triclorofluorometano (CFC-11), diclorodifluorometano (CFC-12), 1,1,1-triclorotrifluoroetano (CFC-113a), 1,1,2-triclorotrifluoroetano (CFC-113) y cloropentafluoroetano (CFC-115).
Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de hidroclorofluorocarbono representativos incluyen: clorodifluorometano (HCFC-22), 2-cloro-1,1,1-trifluoroetano (HCFC-123), 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoroetano (HCFC-124) y 1-cloro-1,1-difluoroetano (HCFC-142b).
Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de fluoroéter representativos incluyen: CF3OCHF2 , CF3OCH3 , CF3OCH2 F, CHF2OCHF2 , ciclo-(CF2CF2CF2O-), CF3CF2OCH3 , CHF2OCHFCF3 , CHF2CF2OCH3 , C4 F9OCH3 , C4 F9OC2H5 , CF3OCF3 , CF3OC2 F5 , C2 F5OC2 F5 y CF3OCF(CF3)CF(CF3)OCF3.
Los refrigerantes o fluidos de transferencia de calor de hidrocarburo representativos incluyen: metano, etano, propano, ciclopropano, propileno, n-butano, ciclobutano, 2-metilpropano, metilciclopropano, n-pentano, ciclopentano, 2-metilbutano, metilciclobutano, 2,2-dimetilpropano e isómeros de dimetilciclopropano.
Las composiciones de la presente invención pueden comprender, además, de aproximadamente 0,01% en peso a aproximadamente 5% en peso de un estabilizador, depurador de radicales libres o antioxidante. Tales otros aditivos incluyen, pero sin limitaciones, nitrometano, fenoles impedidos, hidroxilaminas, tioles, fosfitos o lactonas. Se pueden usar aditivos individuales o combinaciones.
Opcionalmente, los aditivos del sistema de aire acondicionado o refrigeración usados comúnmente pueden agregarse, según se desee, a las composiciones de la presente invención para mejorar el rendimiento y la estabilidad del sistema. Estos aditivos son conocidos en el campo de la refrigeración y del aire acondicionado e incluyen, pero sin limitaciones, agentes antidesgaste, lubricantes de presión extrema, inhibidores de corrosión y de oxidación, desactivadores de superficies metálicas, depuradores de radicales libres y agentes de control de espuma. En general, estos aditivos pueden estar presentes en las composiciones de la invención en pequeñas cantidades con respecto a la composición total. Típicamente, se usan concentraciones de menos de aproximadamente 0,1% en peso hasta aproximadamente 3% en peso de cada aditivo. Estos aditivos se seleccionan en función de los requisitos del sistema individual. Estos aditivos incluyen miembros de la familia de los fosfatos de triarilo de aditivos de lubricidad EP (de presión extrema), tales como fosfatos de trifenilobutilado (BTPP), u otros ésteres de fosfato de triarilo alquilados, por ejemplo, Syn-0-Ad 8478 de AkzoChemicals, fosfatos de tricresilo y compuestos relacionados. Además, los diisofosfatos de dialquilo metálicos (por ejemplo, dialquilditiofosfato de cinc (o ZDDP)), Lubrizol 1375 y otros miembros de esta familia de productos químicos pueden usarse en las composiciones de la presente invención. Otros aditivos antidesgaste incluyen aceites de productos naturales y aditivos de lubricación de polihidroxilo asimétricos, como Synergol TMS (International Lubricants). De manera similar, se pueden emplear estabilizadores tales como antioxidantes, depuradores de radicales libres y depuradores de agua. Los compuestos en esta categoría pueden incluir, pero sin limitaciones, hidroxi tolueno butilado (BHT) y epóxidos.
En una realización de la presente invención, la composición del fluido de refrigeración o transferencia de calor comprende un aceite mineral, perfluoropoliéter y un fluido de refrigeración o transferencia de calor seleccionado del grupo que consiste en R-407C, R-422A, R-417A, R-404A, R-410A, R-507A, R-508A, R-422A, R-417A y HFC-134a.
La presente invención se refiere, además, a un método para usar las composiciones de fluido de refrigeración o transferencia de calor de la presente invención para producir refrigeración o calefacción, en el que el método comprende producir refrigeración mediante la evaporación de dicha composición en las proximidades de un cuerpo a enfriar y posteriormente, condensar dicha composición; o producir calor condensando dicha composición en las proximidades del cuerpo a calentar y, posteriormente, evaporar dicha composición.
La presente invención se refiere, además, a un procedimiento para transferir calor desde una fuente de calor a un disipador de calor en el que las composiciones de fluido de refrigeración o de transferencia de calor de la presente invención sirven como fluidos de transferencia de calor. Dicho procedimiento para la transferencia de calor comprende transferir las composiciones de la presente invención de una fuente de calor a un disipador de calor.
Los fluidos de transferencia de calor se usan para transferir, mover o eliminar calor de un espacio, ubicación, objeto o cuerpo a un espacio, ubicación, objeto o cuerpo diferente por radiación, conducción o convección. Un fluido de transferencia de calor puede funcionar como un refrigerante secundario al proporcionar medios de transferencia para refrigerar (o calefaccionar) desde un sistema de refrigeración (o calefacción) a distancia. En algunos sistemas, el fluido de transferencia de calor puede permanecer en un estado constante durante todo el procedimiento de transferencia (es decir, sin evaporarse ni condensarse). Como alternativa, los procedimientos de refrigeración por evaporación también pueden usar fluidos de transferencia de calor.
Una fuente de calor puede definirse como cualquier espacio, ubicación, objeto o cuerpo desde el cual es deseable transferir, mover o eliminar calor. Los ejemplos de fuentes de calor pueden ser espacios (abiertos o cerrados) que requieren refrigeración o enfriamiento, como los escaparates refrigerados o congeladores en un supermercado, espacios en construcciones que requieren aire acondicionado o el habitáculo para pasajeros de un automóvil que requiere aire acondicionado. Un disipador de calor puede definirse como cualquier espacio, ubicación, objeto o cuerpo capaz de absorber calor. Un sistema de refrigeración por compresión de vapor es un ejemplo de tal disipador de calor.
Las composiciones de fluido de refrigeración o de transferencia de calor de la presente invención se pueden usar en sistemas de aire acondicionado estacionarios, bombas de calor o sistemas de aire acondicionado y refrigeración móviles. Las aplicaciones estacionarias de aire acondicionado y bombas de calor incluyen enfriadores y refrigeradores comerciales, de ventana, sin conductos, con conductos, de terminal compacta, incluso compactos de techo. Las aplicaciones de refrigeración incluyen refrigeradores y congeladores domésticos o residenciales, máquinas de hielo, refrigeradores y congeladores independientes, refrigeradores y congeladores de cámara y sistemas de supermercados, y sistemas de refrigeración de transporte.
En una realización de la presente invención, las composiciones de fluido de refrigeración o de transferencia de calor de la presente invención se pueden usar en una bomba de calor con "superficies de transferencia de calor mejoradas internamente", es decir, en bombas de calor con ranuras finas cortadas en espiral o con un patrón rayado cruzado en la superficie interior del tubo.
Como lo demuestran los ejemplos a continuación, la adición de perfluoropoliéter al refrigerante aumentó la eficiencia energética del refrigerador y del sistema de transferencia de calor.
Ejemplos
Se usó una bomba de calor Carrier de sistema "split" para evaluar el rendimiento del refrigerante y del lubricante en los modos de aire acondicionado y calefacción. El sistema consistió en una unidad condensadora, modelo 38YXA03032, y una unidad evaporadora, modelo FX4ANF030, y se clasificó a una capacidad de enfriamiento nominal de 2 1/2 toneladas de enfriamiento con R-410A. El sistema se operó dentro de una cámara psicrométrica de doble cámara, con una cámara regulada en condiciones exteriores según las condiciones de ensayo de enfriamiento A de la norma ARI 210/240, y la otra cámara regulada en condiciones de ensayo en interiores de enfriamiento A. Esta unidad también se modificó para que el compresor pudiera cambiarse del compresor clasificado como R-410A estándar a un compresor dimensionado para funcionar con R-407C. En los ensayos citados en la Tabla 1 a continuación, las ejecuciones 1,2 y 3 se realizaron usando el compresor R-407C.
El tubo de cobre en los serpentines del evaporador y del condensador de este sistema de aire acondicionado vino de fábrica con una prestación denominada "superficies de transferencia de calor mejoradas internamente", una prestación que generalmente se conoce y se usa en toda la industria. Esta prestación incluye ranuras finas cortadas en espiral o con un patrón rayado cruzado en la superficie interior del tubo. Estas ranuras causan la interrupción de las capas de flujo laminar cerca de la superficie del tubo. Se cree que el resultado de esta interrupción es una transferencia de calor mejorada desde el refrigerante que se evapora dentro de los tubos de cobre a los propios tubos y las aletas adjuntas que forman la unidad evaporadora. Se cree que la transferencia de calor al aire que fluye a través de las aletas del evaporador se mejora de este modo, con la creación de un procedimiento de aire acondicionado o calefacción más eficiente en el uso de la energía. Nuevamente, el uso de superficies de tubos mejoradas internamente es bien conocido y se aplica ampliamente en las industrias de aire acondicionado y bombas de calor. La mayoría de los sistemas de mayor eficiencia emplean tubos de superficie mejorada en evaporadores y condensadores.
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Téngase en cuenta que en esta tabla, el lubricante "RL32H" es un lubricante comercial POE usado en los sistemas de aire acondicionado Carrier. Este lubricante POE es miscible con el refrigerante usado en el ejemplo. El lubricante 3GS es un aceite mineral nafténico comercial disponible de Sonneborn, Inc. El lubricante de aceite mineral no es miscible con los refrigerantes HFC. 1 kBTU/h es igual a 0,29 kW.
En la Tabla 1, se observa que con el refrigerante HFC R-407C, cuando se usa aceite mineral, la eficiencia y la capacidad se reducen en aproximadamente en un 3,3% y un 4,5%, respectivamente, en comparación con POE. (Ejecuciones n.° 1 y 2).
Además, téngase en cuenta que cuando se agregó Krytox 157 FSL al sistema R-407C y POE (Ejecución n.° 3), se mejoró el EER (relación de eficiencia energética (“energy efficiency ratio”)) para llegar a ser un 1% mejor que lo obtenido en la Ejecución n.° 1 sin PFPE, y la capacidad estaba dentro del 1% de la Ejecución n.° 1, el caso de la línea de base de POE.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Una composición que comprende:
1) un aceite sintético seleccionado del grupo que consiste en ésteres de poliol, éteres de polivinilo y combinaciones de los mismos, y
2) perfluoropoliéter.
2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 50% en peso con respecto a dicho aceite.
3. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 20% en peso con respecto a dicho aceite.
4. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 5% en peso con respecto a dicho aceite.
5. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un refrigerante o fluido de transferencia de calor seleccionado del grupo que consiste en fluorocarbonos saturados, fluorocarbonos insaturados, clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, fluoroéteres, hidrocarburos, dióxido de carbono, dimetil éter, amoníaco y combinaciones de los mismos.
6. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor se selecciona del grupo que consiste en R-407C, R-422A, R-417A, R-404A, R-410A, R-507A, R-508A, y HFC-134a.
7. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 40% en peso con respecto a dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor.
8. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 10% en peso con respecto a dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor.
9. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicha cantidad de perfluoropoliéter es inferior al 1% en peso con respecto a dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor.
10. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, en donde al menos uno de los grupos terminales de dicho perfluoropoliéter es un grupo funcionalizado seleccionado del grupo que consiste en ésteres, hidroxilos, aminas, amidas, cianos, ácidos carboxílicos y ácidos sulfónicos.
11. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, en donde al menos uno de los grupos terminales de dicho perfluoropoliéter es ácido carboxílico.
12. La composición de acuerdo con la reivindicación 1 o 5, en donde al menos uno de los grupos terminales de dicho perfluoropoliéter es ácido sulfónico.
13. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor es un fluorocarbono insaturado.
14. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor se selecciona del grupo que consiste en: 1,2,3,3,3-pentafluoro-1-propeno, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1-propeno, 1,1,2,3,3-pentafluoro-1 -propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 2,3,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,3,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1.1.2.3- tetrafluoro-1 -propeno, 1,1,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 2,3,3-trifluoro-1 -propeno, 3.3.3- trifluoro-1-propeno, 1,1,2-trifluoro-1-propeno, 1,1,3-trifluoro-1-propeno, 1,2,3-trifluoro-1-propeno, 1,3,3-trifluoro-1 -propeno, 1,1,1,2,3,4,4,4-octafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3,4,4,4-octafluoro-1 -buteno, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-2-buteno, 1,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 1,1,1,2,3,4,4-heptafluoro-2-buteno, 1,3,3,3-tetrafluoro-2-(trifluorometil)-2-propeno, 1,1,3,3,4,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,4,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,3,4,4-heptafluoro-1 -buteno, 2.3.3.4.4.4- hexafluoro-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno, 1,3,3,4,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,2,3,4,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1,2,3,3,4,4-hexafluoro-1 -buteno, 1, 1,2,3,4,4-hexafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,4-hexafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-2-buteno, 1,1,1,3,4,4-hexafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3,4-hexafluoro-1 -buteno, 1.1.2.3.4.4- hexafluoro-1 -buteno, 3,3,3-trifluoro-2-(trifluorometil)-1 -propeno, 1,1,1,2,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,1,3,4-pentafluoro-2-buteno, 3,3,4,4,4-pentafluoro-1 -buteno, 1,1,1,4,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3-pentafluoro-2-buteno, 2.3.3.4.4- pentafluoro-1 -buteno, 1,1,2,4,4-pentafluoro-2-buteno, 1,1,2,3,3-pentafluoro-1 -buteno, 1,1,2,3,4-pentafluoro-2-buteno, 1,2,3,3,4-pentafluoro-1 -buteno, 1,1,3,3,3-pentafluoro-2-metil-1 -propeno, 2-(difluorometil)-3,3,3-trifluoro-1 -propeno, 3,3,4,4-tetrafluoro-1-buteno, 1,1,3,3-tetrafluoro-2-metil-1-propeno, 1,3,3,3-tetrafluoro-2-metil-1-propeno, 2-(difluorometil)-3,3-difluoro-1 -propeno, 1,1,1,2-tetrafluoro-2-buteno, 1,1,1,3-tetrafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoro-2-penteno, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-decafluoro-1 -penteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-1 -penteno, 1,1,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-1 -penteno, 1,1,2,3,3,4,4,5,5-nonafluoro-1 -penteno, 1,1,2,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-2-penteno, 1,2,3,4,4,4-hexafluoro-3 (trifluorometil)-l -buteno, 1,1,2,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,3,4,4,4-hexafluoro-3-(trifluorometil)-1-buteno, 2,3,3,4,4,5,5,5-octafluoro-1-penteno, 1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-1 -penteno, 3,3,4,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,4,4,4-pentafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,3,4,4,4-pentafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,4,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,1,4,4,5,5,5-octafluoro-2-penteno, 3,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 2,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 1,1,3,3,5,5,5-heptafluoro-1 -penteno, 1,1,1,2,4,4,4-heptafluoro-3-metil-2-buteno, 2,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 2,4,4,4-tetrafluoro-3-(trifluorometil)-2-buteno, 3-(trifluorometil)-4,4,4-trifluoro-2-buteno, 3,4,4,5,5,5-hexafluoro-2-penteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-metil-2-buteno, 3,3,4,5,5,5-hexafluoro-1-penteno, 4,4,4-trifluoro-2-(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-dodecafluoro-1 -hexeno, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-dodecafluoro-3-hexeno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2,3-bis(trifluorometil)-2-buteno, 1,1,1,4,4,5,5,5-octafluoro-2-trifluorometil-2-penteno, 1,1,1,3,4,5,5,5-octafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 1,1,1,4,5,5,5-heptafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-decafluoro-2-hexeno, 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-decafluoro-3-hexeno, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1 -hexeno, 4,4,4-trifluoro-3,3-bis(trifluorometil)-1 -buteno, 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-3-metil-2-(trifluorometil)-2-buteno, 2,3,3,5,5,5-hexafluoro-4-(trifluorometil)-1 -penteno, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-nonafluoro-3-metil-2-penteno, 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, 3,4,4,5,5,6,6,6-octafluoro-2-hexeno, 3,3,4,4,5,5,6,6-octafluoro-2-hexeno, 1,1,1,4,4-pentafluoro-2-(trifluorometil)-2-penteno, 4,4,5,5,5-pentafluoro-2-(trifluorometil)-1-penteno, 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoro-2-metil-1-penteno, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tetradecafluoro-2-hepteno, 1.1.1.2.2.3.4.5.5.6.6.7.7.7- tetradecafluoro-2-hepteno, 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoro-2-hepteno, 1.1.1.2.4.4.5.5.6.6.7.7.7- tridecafluoro-2-hepteno, 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-tridecafluoro-3-hepteno, 1.1.1.2.2.3.5.5.6.6.7.7.7- tridecafluoro-3-hepteno, 4,4,5,5,6,6,6-heptafluoro-2-hexeno, 4,4,5,5,6,6,6-heptafluoro-1-hexeno, 1,1,1,2,2,3,4-heptafluoro-3-hexeno, 4,5,5,5-tetrafluoro-4-(trifluorometil)-1 -penteno, 1,1,1,2,5,5,5-heptafluoro-4-metil-2-penteno, 1,1,1,3-tetrafluoro-2-(trifluorometil)-2-penteno, 1,2,3,3,4,4-hexafluorociclobuteno, 3,3,4,4-tetrafluorociclobuteno, 3,3,4,4,5,5-hexafluorociclopenteno, 1,2,3,3,4,4,5,5-octafluorociclopenteno, 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluorociclohexeno, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluorometil)-2-penteno, éter de pentafluoroetilotrifluorovinilo, éter de trifluorometilotrifluorovinilo.
15. La composición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho refrigerante o fluido de transferencia de calor se selecciona del grupo que consiste en: 1,2,3,3,3-pentafluoro-1-propeno, 1,1,3,3,3-pentafluoro-1-propeno, 1,1,2,3,3-pentafluoro-1 -propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 2,3,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,3,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,1,2,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,1,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,2,3,3-tetrafluoro-1 -propeno, 1,1,1,2,3,4,4,4-octafluoro-2-buteno, 1,1,1,2,4,4,4-hep-tafluoro-2-buteno y 1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.
16. Un método para producir refrigeración, comprendiendo dicho método: evaporar la composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 5 en las proximidades de un cuerpo a enfriar y luego, condensar dicha composición.
17. Un método para producir calor, comprendiendo dicho método: condensar la composición de refrigerante o fluido de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 5 en las proximidades del cuerpo a calentar y después evaporar dicha composición.
18. Un procedimiento para transferir calor, comprendiendo dicho procedimiento transferir la composición de acuerdo con la reivindicación 5 de una fuente de calor a un disipador de calor.
19. Un aparato de refrigeración que usa la composición de acuerdo con la reivindicación 5.
20. Un aparato de aire acondicionado que usa la composición de acuerdo con la reivindicación 5.
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