ES2948268T3 - Fluidos de transferencia de calor y formulaciones de inhibidores de corrosión para el uso de los mismos - Google Patents
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Abstract
En el presente documento se describe un concentrado de fluido de transferencia de calor que comprende: mayor o igual al 90 por ciento en peso de un depresor del punto de congelación; de 16 a 80 ppm de iones magnesio; un compuesto de azol; un fosfato inorgánico; un carboxilato; y un polímero a base de acrilato, en el que el concentrado de fluido de transferencia de calor tiene un pH de 7-9,5 y la relación en peso de polímero a base de acrilato a iones de magnesio es de 1 a 25. El concentrado de fluido de transferencia de calor se puede usar para preparar un fluido de transferencia de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Fluidos de transferencia de calor y formulaciones de inhibidores de corrosión para el uso de los mismos
Antecedentes
Los motores de los vehículos modernos generalmente requieren un fluido de transferencia de calor (refrigerante líquido) para brindar una protección duradera durante todo el año de sus sistemas de enfriamiento. Los requisitos principales de los fluidos de transferencia de calor son que proporcionen una transferencia de calor eficiente para controlar y mantener la temperatura del motor para una economía de combustible y una lubricación eficientes, y evitar fallas del motor debido a congelamiento, ebullición o sobrecalentamiento. Un requisito clave adicional de un fluido de transferencia de calor es que proporcione protección contra la corrosión de todos los metales del sistema de refrigeración en una amplia gama de temperaturas y condiciones de funcionamiento. La protección contra la corrosión del aluminio para el bloque del motor, la culata, la bomba de agua, los intercambiadores de calor y otros componentes de aluminio o aleaciones de aluminio es particularmente importante. Más allá de la protección del metal, la protección contra la corrosión ayuda al fluido de transferencia de calor a cumplir su función principal de transferir el exceso de calor del motor al radiador para su disipación. La publicación US5454967A describe mezclas de refrigerantes a base de glicol que contienen fosfatos, que son estables en agua dura y están libres de nitritos, silicatos, aminas y boratos. La publicación US2010/116473A1 describe fluidos de transferencia de calor y formulaciones de inhibidores de corrosión. La publicación US5766506A describe un fluido de transferencia de calor que comprende un glicol, un fosfato y un aditivo de copolímero que es un copolímero de un ácido carboxílico etilénicamente sustituido y un aldehído. La publicación EP0245557A2 describe composiciones anticongelantes/refrigerantes estabilizadas que contienen inhibidores de corrosión de borato y silicato.
Existe una necesidad constante de fluidos de transferencia de calor que tengan una buena transferencia de calor y protección contra la corrosión.
Breve descripción
Esta necesidad se satisface, al menos en parte, mediante un concentrado de fluido de transferencia de calor que comprende: un depresor del punto de congelación en una cantidad de 85 % en peso al 99 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor; un carboxilato en una cantidad de 1 % en peso a 10 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor; un fosfato inorgánico en una cantidad de 0.10 % en peso a 0.60 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor; un compuesto de azol en una cantidad de 0.01 % en peso a 3 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor; iones de magnesio en una cantidad de 16 ppm a 80 ppm en peso del concentrado de fluido de transferencia de calor; y un polímero a base de acrilato en una cantidad en la que la proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio es de 1 a 25; en donde el pH del concentrado de fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5; y en donde el nitrato, si está presente, lo está en una cantidad de menos de 50 ppm en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor.
El concentrado de fluido de transferencia de calor se puede diluir para formar un refrigerante fluido de transferencia de calor que comprende: agua; un depresor del punto de congelación en una cantidad de 1 % en peso al 90 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor; un carboxilato en una cantidad de 0.5 % en peso a 8 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor; un fosfato inorgánico en una cantidad de 0.05 % en peso a 0.40 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor; un compuesto de azol en una cantidad de 0.005 % en peso a 2 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor; iones de magnesio en una cantidad de 2 ppm a 60 ppm en peso del fluido de transferencia de calor; y un polímero a base de acrilato en una cantidad en la que la proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio es de 1 a 25; en donde el pH del fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5; y en donde el nitrato, si está presente, lo está en una cantidad inferior a 50 ppm en peso con respecto al peso total del fluido de transferencia de calor.
También se describe aquí un sistema de transferencia de calor que comprende un concentrado de fluido de transferencia de calor o un refrigerante de transferencia de calor como se describe aquí y un aparato de transferencia de calor.
Descripción detallada
En el presente documento se describen concentrados de fluidos de transferencia de calor y composiciones de fluidos de transferencia de calor que demuestran un efecto sinérgico entre los componentes de la composición. En un fluido de transferencia de calor que comprende etilenglicol, agua, un carboxilato, fosfato inorgánico y un compuesto de azol, se observa el efecto sinérgico entre los iones de magnesio y el polímero a base de acrilato, como se muestra en las pruebas de corrosión y almacenamiento. El rendimiento óptimo se observa cuando la proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio (tanto en ppm como en % en peso) en el concentrado de fluido de transferencia de calor es de 1 a 25. En el caso de un fluido de transferencia de calor, los resultados muestran que la adición de 1 a 15 ppm de iones de calcio puede garantizar la estabilidad durante el almacenamiento y un buen rendimiento frente a la corrosión. El efecto de los iones de calcio sobre la solubilidad de los iones de magnesio en el fluido de transferencia de calor que contiene fosfato es particularmente sorprendente. La naturaleza altamente
insoluble de diversas sales de fosfato de calcio en soluciones acuosas a pH entre 7 y 9.5 llevaría a un experto en la técnica a predecir una mala solubilidad debido a consideraciones termodinámicas de la solución.
El concentrado de fluido de transferencia de calor y el fluido de transferencia de calor pueden estar libres de silicato, borato y aminas. El contenido de nitrato es inferior a 50 ppm en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor o fluido de transferencia de calor.
El depresor del punto de congelación puede ser un alcohol o una mezcla de alcoholes. Los ejemplos de alcoholes incluyen alcoholes monohídricos o polihídricos y mezclas de los mismos. El alcohol se puede seleccionar del grupo que consiste en metanol, etanol, propanol, butanol, furfurol, alcohol furfurílico, alcohol tetrahidrofurfurílico, alcohol furfurílico etoxilado, etilenglicol, propilenglicol, 1,3-propanodiol, glicerol, dietilenglicol, trietilenglicol, 1,2 - propilenglicol, 1,3 - propilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, éter 1,2-dimetílico de glicerol, éter 1,3-dimetílico de glicerol, éter monoetílico de glicerol, sorbitol, 1,2,6 - hexanotriol, trimetilopropano, alcoxialcanoles como metoxietanol y combinaciones de dos o más de los anteriores.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el depresor del punto de congelación está presente en una cantidad superior o igual al 85 por ciento en peso (% en peso) y menor o igual al 99% en peso, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad de concentrado de punto de congelación puede ser superior o igual al 86 % en peso, superior o igual al 87 % en peso, superior o igual al 88 % en peso, superior o igual al 89 % en peso, superior que o igual al 90 % en peso, superior o igual al 91 % en peso, superior o igual al 92 % en peso, superior o igual al 93 % en peso, superior o igual al 94 % en peso, superior o igual al 95 % en peso, superior o igual al 96% en peso, superior o igual al 97% en peso, o superior o igual al 98% en peso.
El carboxilato tiene de 6 a 20 átomos de carbono. El término "carboxilato" incluye ácido carboxílico, sal del mismo y combinaciones de ácido carboxílico y sal de ácido carboxílico. El carboxilato puede comprender uno o varios grupos carboxilo y puede ser lineal o ramificado. Se contempla expresamente que pueden usarse combinaciones de carboxilatos y están abarcadas por el término "carboxilato" o "ácido carboxílico". Carboxilatos alifáticos ejemplares incluyen ácido 2-etil hexanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido neodecanoico, ácido decanoico, ácido nonanoico, ácido isoheptanoico, ácido dodecanoico, ácido sebácico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido dodecanodioico ácido, y combinaciones de dos o más de los anteriores. Los carboxilatos aromáticos ejemplares incluyen ácido benzoico, ácido toluico o ácido metilbenzoico, ácido tertbutilbenzoico, ácido alcoxibenzoico, por ejemplo, ácido metoxibenzoico (o ácido o, p, m-anísico), ácido salicílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido fenilacético, ácido mandélico, ácido 1,2,4-bencenotricarboxílico y combinaciones de dos o más de los anteriores.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el carboxilato está presente en una cantidad de 1 a 10% en peso, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad puede ser superior o igual al 1.5% en peso, o, más específicamente, superior o igual al 2% en peso. También dentro de este rango, la cantidad puede ser inferior o igual al 7% en peso o, más específicamente, inferior o igual al 5% en peso.
El fosfato inorgánico puede ser ácido fosfórico, ortofosfato de sodio, ortofosfato de potasio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, polifosfato de sodio, polifosfato de potasio, hexametafosfato de sodio, hexametafosfato de potasio o una combinación de dos o más de los fosfatos inorgánicos anteriores.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el fosfato inorgánico puede estar presente en una cantidad de 0.10 % en peso a 0.60 % en peso, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad puede ser superior o igual al 0.11% en peso, o, más específicamente, superior o igual al 0.12% en peso. También dentro de este rango, la cantidad puede ser inferior o igual al 0.45% en peso o, más específicamente, inferior o igual al 0.40% en peso.
La composición de aditivo de fluido de transferencia de calor comprende un azol. Los ejemplos de azoles incluyen benzotriazol, toliltriazol, metil benzotriazol (por ejemplo, 4-metil benzotriazol y 5-metil benzotriazol), butil benzotriazol y otros alquil benzotriazoles (por ejemplo, el grupo alquilo contiene de 2 a 20 átomos de carbono), mercaptobenzotiazol, tiazol y otros tiazoles sustituidos, imidazol, bencimidazol y otros imidazoles sustituidos, indazol e indazoles sustituidos, tetrazol, tetrahidrotoliltriazol y tetrazoles sustituidos. También se pueden usar combinaciones de dos o más de los azoles anteriores y las combinaciones de azoles se incluyen en el término "azol".
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el compuesto de azol está presente en una cantidad de 0.01 % en peso a 3 % en peso, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este intervalo, el compuesto de azol puede estar presente en una cantidad superior o igual al 0.05 % en peso o, más específicamente, superior o igual al 0.1 % en peso. También dentro de este rango, el compuesto de azol puede estar presente en una cantidad inferior o igual al 2 % en peso o, más específicamente, inferior o igual al 1 % en peso.
Los iones de magnesio se derivan de un compuesto de magnesio que puede producir iones de magnesio al disolverse en una solución que contiene agua a temperatura ambiente. El compuesto de magnesio puede ser un compuesto de magnesio inorgánico tal como nitrato de magnesio, sulfato de magnesio, molibdato de magnesio, tungstato de magnesio, vanadato de magnesio, perclorato de magnesio, hidróxido de magnesio o una combinación de los mismos.
El compuesto de magnesio es soluble en el fluido de transferencia de calor. Soluble, tal como se usa aquí, se define como una disolución tal que ninguna materia particulada es visible a simple vista. El compuesto de magnesio también puede ser una sal de magnesio formada entre iones de magnesio y un ácido orgánico que contiene uno o más grupos de ácido carboxílico, como poliacrilato de magnesio, polimaleato de magnesio, lactato de magnesio, citrato de magnesio, tartrato de magnesio, gluconato de magnesio, glucoheptonato de magnesio, glicolato de magnesio, glucarato de magnesio, succinato de magnesio, hidroxisuccinato de magnesio, adipato de magnesio, oxalato de magnesio, malonato de magnesio, sulfamato de magnesio, formiato de magnesio, acetato de magnesio, propionato de magnesio, sal de magnesio del ácido tricarboxílico alifático o ácido tetracarboxílico alifático, y combinaciones de los anteriores compuestos de magnesio
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el compuesto de magnesio está presente en una cantidad tal que el fluido de transferencia de calor tiene una concentración de iones de magnesio de 16 a 80 partes por millón en peso (ppm) del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la concentración de iones de magnesio puede ser superior o igual a 20 ppm o, más concretamente, superior o igual a 22 ppm. También dentro de este rango, la concentración de iones de magnesio puede ser menor o igual a 75 ppm, o, más específicamente, menor o igual a 70 ppm.
El concentrado de fluido de transferencia de calor comprende un polímero a base de acrilato. El polímero a base de acrilato es un polímero soluble en agua (peso molecular medio de 200 a 200000 Dalton). Los ejemplos de polímeros de acrilato incluyen poliacrilatos, polímeros a base de acrilato, copolímeros, terpolímeros y cuatripolímeros, tales como copolímeros de acrilato/acrilamida, polimetacrilatos, ácidos polimaleicos o polímeros de anhídrido maleico, polímeros a base de ácido maleico, sus copolímeros y terpolímeros, polímeros a base de acrilamida modificada, incluidas las poliacrilamidas, copolímeros y terpolímeros a base de acrilamida. En general, los polímeros solubles en agua adecuados para su uso incluyen homopolímeros, copolímeros, terpolímeros e interpolímeros que tienen (1 ) al menos una unidad monomérica que contiene ácidos mono- o dicarboxílicos de C3 a C16 monoetilénicamente insaturados o sus sales; o (2 ) al menos una unidad monomérica que contiene derivados de ácidos mono- o dicarboxílicos de C3 a C16 monoetilénicamente insaturados tales como amidas, nitrilos, ésteres de carboxilato, haluros de ácido (por ejemplo, cloruro) y anhídridos de ácido, y combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el polímero a base de acrilato comprende un fosfinopoliacrilato.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor (y el fluido de transferencia de calor hecho a partir del concentrado), la cantidad de polímero a base de acrilato se elige en función de la cantidad de iones de magnesio. La proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio es superior a 1 e inferior a 25. Dentro de este rango, la proporción puede ser superior o igual a 2 o, más específicamente, superior o igual a 3. También dentro de este rango, la relación puede ser menor o igual a 20 o, más específicamente, menor o igual a 15. La proporción de iones de acrilato se determina usando la cantidad (el peso) de polímero a base de acrilato disuelto en el concentrado.
El concentrado de fluido de transferencia de calor puede comprender además iones de calcio. Los iones de calcio se derivan de un compuesto de calcio que puede producir iones de calcio al disolverse en una solución que contiene agua a temperatura ambiente. El compuesto de calcio puede ser un compuesto de calcio inorgánico tal como nitrato de calcio, cloruro de calcio, perclorato de calcio, molibdato de calcio, tungstato de calcio, vanadato de calcio, hidróxido de calcio o una combinación de los mismos. El compuesto de calcio es soluble en el fluido de transferencia de calor. Soluble, tal como se usa aquí, se define como una disolución tal que ninguna materia particulada es visible a simple vista. El compuesto de calcio también puede ser una sal de calcio formada entre iones de calcio y un ácido orgánico que contiene uno o más grupos de ácido carboxílico, tales como poliacrilato de calcio, polimaleato de calcio, lactato de calcio, citrato de calcio, tartrato de calcio, gluconato de calcio, glucoheptonato de calcio, glicolato de calcio, glucarato de calcio, succinato de calcio, hidroxisuccinato de calcio, adipato de calcio, oxalato de calcio, malonato de calcio, sulfamato de calcio, formiato de calcio, acetato de calcio, propionato de calcio, sales de calcio de ácido tricarboxílico alifático o ácido tetracarboxílico alifático, y combinaciones de los anteriores compuestos de calcio
El compuesto de calcio está presente en una cantidad tal que el concentrado de fluido de transferencia de calor tiene una concentración de iones de calcio superior a 0.5 partes por millón, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad de iones de calcio puede ser inferior a 20 ppm. También dentro de este rango, la cantidad de iones de calcio puede ser inferior o igual a 10 ppm.
El fluido de transferencia de calor puede comprender además iones de litio. Los iones de litio se derivan de un compuesto de litio que puede producir iones de litio al disolverse en una solución que contiene agua a temperatura ambiente. El compuesto de litio puede ser un compuesto de litio inorgánico tal como hidróxido de litio, fosfato de litio, borato de litio, nitrato de litio, perclorato de litio, sulfato de litio, molibdato de litio, vanadato de litio, tungstato de litio, carbonato de litio o una combinación de los mismos. El compuesto de litio es soluble en el fluido de transferencia de calor. Soluble, tal como se usa aquí, se define como una disolución tal que ninguna materia particulada es visible a simple vista. El compuesto de litio también puede ser una sal de litio formada entre iones de litio y un ácido orgánico que contiene uno o más grupos de ácido carboxílico, como acetato de litio, benzoato de litio, poliacrilato de litio, polimaleato de litio, lactato de litio, citrato de litio, tartrato de litio, gluconato de litio, glucoheptonato de litio, glicolato de litio, glucarato de litio, succinato de litio, hidroxisuccinato de litio, adipato de litio, oxalato de litio, malonato de litio,
sulfamato de litio, formiato de litio, propionato de litio, sal de litio de ácido alifático mono-, di- o tricarboxílico o ácido aromático mono-, di- o tri-carboxílico, y combinaciones de los compuestos de litio anteriores.
El compuesto de litio puede estar presente en una cantidad tal que el concentrado de fluido de transferencia de calor tenga una concentración de iones de litio de 50 a 2000 partes por millón en peso (ppm) del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la concentración de iones de litio puede ser inferior o igual a 1500 ppm, o más específicamente, inferior o igual a 1000 ppm. También dentro de este rango, la concentración de iones de litio puede ser superior o igual a 60 ppm, o más concretamente, superior o igual a 65 ppm.
El pH del concentrado de fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5 a temperatura ambiente. Dentro de este rango, el pH puede ser superior o igual a 7.5, o superior o igual a 7.8. También dentro de este rango, el pH puede ser menor o igual a 9.0. o menor o igual a 8.8.
El concentrado de fluido de transferencia de calor puede comprender además un fosfonocarboxilato. Los fosfonocarboxilatos son compuestos fosfonados que tienen la fórmula general
H[CHRCHR]n-POaM2
donde al menos un grupo R en cada unidad es un COOM, CH2OH, grupo sulfono o fosfono y el otro grupo R, que puede ser igual al o diferente del primer grupo R, es un hidrógeno o un grupo COOM, hidroxilo, fosfono, sulfono, sulfato, grupo alquilo de C1-7, grupo alquenilo de C1-7 o un grupo alquilo de C1-7 o grupo alquenilo de C1-7 sustituido con carboxilato, fosfono, sulfono, sulfato y/o hidroxilo, n es 1 o un número entero superior que 1, y cada M es hidrógeno o un ion de metal alcalino tal como un ion de sodio, un ion de potasio y similares. Además, al menos un grupo COOM estará presente en uno de los grupos R. Preferiblemente, los fosfonocarboxilatos son oligómeros fosfonados o mezcla de oligómeros fosfonados de ácido maleico, de fórmula H[CH(COOM)CH(COOM)]n-PO3M2, donde n es 1 o un número entero superior que 1, y M es una especie catiónica (por ejemplo, cationes de metales alcalinos) tal que el compuesto es soluble en agua. Los fosfonocarboxilatos ejemplares incluyen ácido fosfonosuccínico, 1-fosfono-1,2,3,4-tetracarboxibutano y 1-fosfono-1,2,3,4,5,6-hexacarboxihexano. Los fosfonocarboxilatos pueden ser una mezcla de compuestos que tienen la fórmula anterior con diferentes valores para "n". El valor medio de "n" puede ser de 1 a 2 o, más específicamente, de 1.3 a 1.5. La síntesis de los fosfonocarboxilatos es conocida y se describe en la patente estadounidense No. 5,606,105. Los fosfonocarboxilatos están separados y son diferentes de los carboxilatos descritos anteriormente. El carboxilato descrito anteriormente consta de carbono, hidrógeno y oxígeno y no contiene heteroátomos que no sean oxígeno.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el fosfonocarboxilato puede estar presente en una cantidad de 10 a 500 ppm, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, el fosfonocarboxilato puede estar presente en una cantidad superior o igual a 20 ppm, o superior o igual a 40 ppm. También dentro de este rango, el fosfonocarboxilato puede estar presente en una cantidad menor o igual a 400 ppm, o menor o igual a 300 ppm.
El concentrado de fluido de transferencia de calor puede comprender además un fosfinocarboxilato. Los fosfinocarboxilatos son compuestos que tienen la fórmula general
H[CHR1CHR1]n-P(O2M)-[CHR2CHR2]mH
donde al menos un grupo R1 en cada unidad es un grupo COOM, CH2OH, sulfono o fosfono y el otro grupo R1, que puede ser igual o diferente del primer grupo R1, es un hidrógeno o un grupo COOM, hidroxilo, fosfono, sulfono, sulfato, alquilo de C1-7, alquenilo de C1-7 o un grupo alquilo de C1-7 o alquenilo de C1-7 sustituido con carboxilato, fosfono, sulfono, sulfato y/o hidroxilo, n es un número entero igual o superior que 1, y cada M es hidrógeno o un ion de metal alcalino tal como un ion de sodio, un ion de potasio y similares. Del mismo modo, al menos un grupo R2 en cada unidad es un grupo COOM, CH2OH, sulfono o fosfono y el otro grupo R2, que puede ser igual o diferente del primer grupo R2, es un hidrógeno o un grupo COOM, hidroxilo, fosfono, sulfono, sulfato, alquilo de C1-7, alquenilo de C1-7 o un grupo alquilo de C1-7 o alquenilo de C1-7 sustituido con carboxilato, fosfono, sulfono, sulfato y/o hidroxilo, m es un número entero igual o superior que 0. Además, al menos un grupo COOM estará presente en uno de los grupos R1 y R2. Los fosfinocarboxilatos ejemplares incluyen ácido fosfinicosuccínico y sales solubles en agua, ácido fosfinicobis(succínico) y sales solubles en agua y oligómero y sales de ácido fosfinicosuccínico como se describe en la patente estadounidense No. 6,572,789 y 5,018,577. Los fosfonocarboxilatos pueden ser una mezcla de compuestos que tienen la fórmula anterior con diferentes valores para "n" y "m". Los fosfinocarboxilatos están separados y son diferentes de los carboxilatos descritos anteriormente.
En el concentrado de fluido de transferencia de calor, el fosfinocarboxilato puede estar presente en una cantidad de 10 a 500 ppm, basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, el fosfinocarboxilato puede estar presente en una cantidad superior o igual a 20 ppm, o superior o igual a 40 ppm. También dentro de este rango, el fosfinocarboxilato puede estar presente en una cantidad menor o igual a 400 ppm, o menor o igual a 300 ppm.
El concentrado de fluido de transferencia de calor (y por lo tanto el fluido de transferencia de calor) puede comprender opcionalmente uno o más de un agente antiespumante o desespumante, dispersante, inhibidor de incrustaciones, tensioactivo, colorante y otros aditivos refrigerantes.
Los ejemplos de agentes antiespumantes incluyen antiespumantes a base de emulsión de polidimetilsiloxano. Incluyen PC-5450NF de Performance Chemicals, LLC en Boscawen, NH; CNC antiespumante XD-55 NF y XD-56 de CNC International en Woonsocket en RI (Rhode Island). Otros antiespumantes adecuados para usar en la presente invención incluyen copolímeros de óxido de etileno (EO) y óxido de propileno (PO), como Pluronic L-61 de BASF.
Generalmente, los agentes antiespumantes opcionales pueden comprender una silicona, por ejemplo, SAG 10 o productos similares disponibles de OSI Specialties, Dow Corning u otros proveedores; un copolímero de bloque de óxido de etileno-óxido de propileno (EO-PO) y un copolímero de bloque de óxido de propileno-óxido de etileno-óxido de propileno (PO-EP-PO) (por ejemplo, Pluronic L61, Pluronic L81 u otros productos Pluronic y Pluronic C); poli(óxido de etileno) o poli(óxido de propileno), por ejemplo, PPG 2000 (es decir, poli(óxido de propileno) con un peso molecular medio de 2000); una sílice amorfa hidrofóbica; un producto a base de polidiorganosiloxano (por ejemplo, productos que contienen polidimetilsiloxano (PDMS) y similares); un ácido graso o éster de ácido graso (por ejemplo, ácido esteárico y similares); un alcohol graso, un alcohol alcoxilado y un poliglicol; un acetato de poliolol de poliéter, un hexaoleato de sorbital etoxilado de poliéter y un acetato de éter monoalílico de poli(óxido de etileno-óxido de propileno); una cera, una nafta, queroseno y un aceite aromático; y combinaciones que comprenden uno o más de los agentes antiespumantes anteriores.
Los tensioactivos ejemplares incluyen ésteres de ácidos grasos, tales como ésteres de ácidos grasos de sorbitano, polialquilenglicoles, ésteres de polialquilenglicol, copolímeros de óxido de etileno (EO) y óxido de propileno (PO), derivados de polioxialquileno de un éster de ácido graso de sorbitano y mezclas de los mismos. El peso molecular medio de los tensioactivos no iónicos puede ser de 55 a 300000 o, más específicamente, de 110 a 10000. Los ésteres de ácidos grasos de sorbitano adecuados incluyen monolaurato de sorbitano (por ejemplo, vendido con el nombre comercial Span® 20, Arlacel® 20, S-MAZ® 20M1), monopalmitato de sorbitano (por ejemplo, Span® 40 o Arlacel® 40), monoestearato de sorbitano (por ejemplo, Span® 60, Arlacel® 60, o S-MAZ® 60K), monooleato de sorbitano (por ejemplo, Span® 80 o Arlacel® 80), monosesquioleato de sorbitano (por ejemplo, Span® 83 o Arlacel® 83), trioleato de sorbitano (por ejemplo, Span® 85 o Arlacel® 85), triestearato de sorbitano (por ejemplo, S-MAZ® 65K), monoftalato de sorbitano (por ejemplo, S-MAZ® 90). Los polialquilenglicoles adecuados incluyen polietilenglicoles, polipropilenglicoles y mezclas de los mismos. Los ejemplos de polietilenglicoles adecuados para su uso incluyen c A r BOWAX™ polietilenglicoles y metoxipolietilenglicoles de Dow Chemical Company (por ejemplo, CARBOWAX PEG 200, 300, 400, 600, 900, 1000, 1450, 3350, 4000 y 8000, etc.) o PLURACOL® polietilenglicoles de BASF Corp. (por ejemplo, Pluracol® E 200, 300, 400, 600, 1000, 2000, 3350, 4000, 6000 y 8000, etc.). Los ésteres de polialquilenglicol adecuados incluyen mono- y diésteres de diversos ácidos grasos, como MAPEG® ésteres de polietilenglicol de BASF (por ejemplo, MAPEG® 200ML o PEG 200 Monolaurato, MAPEG® 400 DO o PEG 400 Dioleato, MAPEG® 400 MO o PEG 400 Monooleato y MAPEG® 600 DO o PEG 600 Dioleato, etc.). Los copolímeros adecuados de óxido de etileno (EO) y óxido de propileno (PO) incluyen diversos tensioactivos de copolímeros en bloque Pluronic y Pluronic R de BASF, tensioactivos no iónicos Do W fAX, UCON™ fluidos y lubricantes SYNALOX de DOW Chemical. Los derivados de polioxialquileno adecuados de un éster de ácido graso de sorbitano incluyen monolaurato de sorbitano polioxietileno 20 (por ejemplo, productos vendidos bajo las marcas comerciales TWEEN 20 o T-MAZ 20), monolaurato de sorbitano polioxietileno 4 (por ejemplo, TWEEN 21), monopalmitato de sorbitano polioxietileno 20 (por ejemplo, TWEEN 40 ), monoestearato de sorbitano polioxietileno 20 (por ejemplo, TWEEN 60 o T-MAZ 60K), monooleato de sorbitano polioxietileno 20 (por ejemplo, TWEEN 80 o T-mAz 80), triestearato de polioxietileno 20 (por ejemplo, TWEEN 65 o T-MAZ 65K), monooleato de sorbitano polioxietileno 5 (por ejemplo, TWEEN 81 o T-MAZ 81), trioleato de sorbitano polioxietileno 20 (por ejemplo, TWEEN 85 o T-MAZ 85K) y similares.
El concentrado de fluido de transferencia de calor se puede diluir, normalmente con agua, para formar un fluido de transferencia de calor. Por ejemplo, el concentrado de fluido de transferencia de calor se puede diluir entre un 10 y un 75 por ciento en volumen para formar el fluido de transferencia de calor. En algunas realizaciones, el agua utilizada para la dilución es agua desionizada como se describe en la Sección 4.5 de la norma ASTM D3306-10.
En el fluido de transferencia de calor, el depresor del punto de congelación está presente en una cantidad del 1% en peso a menos del 90% en peso, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad del depresor del punto de congelación puede ser superior o igual al 30 % en peso, superior o igual al 40 % en peso, superior o igual al 50 % en peso, superior o igual al 55 % en peso, superior o igual al 60 % en peso, superior o igual al 70 % en peso, superior o igual al 75 % en peso, superior o igual al 80 % en peso, superior o igual al 85 % en peso, superior o igual al 86 % en peso, superior o igual al 87 % en peso, superior o igual al 88 % en peso, o superior o igual al 89 % en peso, pero inferior al 90 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Además, dentro de este rango, la cantidad del depresor del punto de congelación puede ser inferior o igual al 30 % en peso, inferior o igual al 40 % en peso, inferior o igual al 50 % en peso, inferior o igual al 55 % en peso, inferior o igual al 60 % en peso, inferior o igual al 70 % en peso, inferior o igual al 75 % en peso, inferior o igual al 80 % en peso, inferior o igual al 85 % en peso, inferior o igual al 86 % en peso, inferior o igual al 87 % en peso, inferior o igual al 88 % en peso, o inferior o igual al 89 % en peso, pero superior al 1 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor.
En el fluido de transferencia de calor, el carboxilato está presente en una cantidad de 0.5 a 8% en peso, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad puede ser superior o igual al 0.6% en peso o, más específicamente, superior o igual al 0.7% en peso. También dentro de este rango, la cantidad puede ser inferior o igual al 7% en peso o, más específicamente, inferior o igual al 6% en peso.
En el fluido de transferencia de calor, el fosfato inorgánico está presente en una cantidad de 0.05% en peso a 0.4 por ciento en peso, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad puede ser superior o igual al 0.07% en peso, o, más específicamente, superior o igual al 0.08% en peso. También dentro de este rango, la cantidad puede ser inferior o igual al 0.35% en peso o, más específicamente, inferior o igual al 0.30% en peso.
En el fluido de transferencia de calor, el compuesto de azol está presente en una cantidad de 0.005 % en peso a 2 % en peso, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este intervalo, el compuesto de azol puede estar presente en una cantidad superior o igual al 0.007 % en peso o, más específicamente, superior o igual al 0.01 % en peso. También dentro de este rango, el compuesto de azol puede estar presente en una cantidad inferior o igual al 1,5% en peso o, más específicamente, inferior o igual al 1% en peso.
En el fluido de transferencia de calor, el compuesto de magnesio está presente en una cantidad tal que el fluido de transferencia de calor tiene una concentración de iones de magnesio de 2 a 60 partes por millón en peso (ppm) del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la concentración de iones magnesio puede ser superior o igual a 4 ppm, o más concretamente superior o igual a 6 ppm. También dentro de este rango, la concentración de iones de magnesio puede ser inferior o igual a 60 ppm.
El compuesto de calcio puede estar presente en una cantidad tal que el fluido de transferencia de calor tenga una concentración de iones de calcio superior a 0.5 partes por millón, basado en el peso total del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la cantidad de iones de calcio puede ser inferior a 60 ppm. También dentro de este rango, la cantidad de iones de calcio puede ser inferior o igual a 40 ppm.
El compuesto de litio puede estar presente en una cantidad tal que el fluido de transferencia de calor tenga una concentración de iones de litio de 20 a 1800 partes por millón en peso (ppm) del fluido de transferencia de calor. Dentro de este rango, la concentración de iones de litio puede ser inferior o igual a 1200 ppm, o más específicamente, inferior o igual a 900 ppm. También dentro de este rango, la concentración de iones de litio puede ser superior o igual a 30 ppm, o más concretamente, superior o igual a 65 ppm.
El pH del fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5 a temperatura ambiente. Dentro de este rango, el pH puede ser superior o igual a 7.5, o superior o igual a 7.8. También dentro de este rango, el pH puede ser menor o igual a 9.0, o menor o igual a 8.8.
Un método para prevenir la corrosión comprende poner en contacto un fluido de transferencia de calor como se describe en este documento con un sistema de transferencia de calor. El sistema de transferencia de calor puede comprender componentes fabricados mediante soldadura fuerte en atmósfera controlada. El sistema de transferencia de calor puede comprender aluminio.
También se contempla que en algunas aplicaciones tales como motores de servicio pesado, puede ser deseable incorporar uno o más inhibidores de corrosión adicionales tales como nitritos, molibdatos y sales de los mismos.
El fluido de transferencia de calor se demuestra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Los ejemplos se realizaron utilizando los materiales que se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1.
Las composiciones concentradas que se muestran en la Tabla 2 se prepararon mezclando los ingredientes listados y menos del 0.03 por ciento en peso de un colorante. El concentrado se diluyó al 25 por ciento en volumen con agua desionizada y se añadieron 100 ppm de cloruro. Se realizó una prueba GM9066P modificada en la solución diluida utilizando aluminio fundido en arena 319 a 128 ± 1.7 grados Celsius (263 ± 3 grados Fahrenheit). Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 2.
•Ejemplo comparativo
Las formas singulares "uno", "una", "el" y "la" incluyen referentes plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Los puntos extremos de todos los rangos que mencionan la misma característica o componente se pueden combinar de forma independiente e incluyen el punto extremo citado. Los términos "primero", "segundo" y similares en este documento no indican ningún orden, cantidad o importancia, sino que se utilizan para distinguir un elemento de otro. Las diversas realizaciones y rangos descritos en este documento son combinables en la medida en que la descripción no sea contradictoria.
Claims (14)
1. Un concentrado de fluido de transferencia de calor que comprende:
un depresor del punto de congelación en una cantidad de 85 % en peso al 99 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor;
un carboxilato en una cantidad de 1 % en peso a 10 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor;
un fosfato inorgánico en una cantidad de 0.10 % en peso a 0.60 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor;
un compuesto de azol en una cantidad de 0.01 % en peso a 3 % en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor;
iones de magnesio en una cantidad de 16 ppm a 80 ppm en peso del concentrado de fluido de transferencia de calor; y
un polímero a base de acrilato en una cantidad en la que la proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio es de 1 a 25;
en donde el pH del concentrado de fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5;
y en donde el nitrato, si está presente, lo está en una cantidad de menos de 50 ppm en peso basado en el peso total del concentrado de fluido de transferencia de calor.
2. Un fluido de transferencia de calor que comprende:
agua;
un depresor del punto de congelación en una cantidad de 1 % en peso al 90 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor;
un carboxilato en una cantidad de 0.5 % en peso a 8 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor;
un fosfato inorgánico en una cantidad de 0.05 % en peso a 0.40 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor;
un compuesto de azol en una cantidad de 0.005 % en peso a 2 % en peso basado en el peso total del fluido de transferencia de calor;
iones de magnesio en una cantidad de 2 ppm a 60 ppm en peso del fluido de transferencia de calor; y
un polímero a base de acrilato en una cantidad en la que la proporción del polímero a base de acrilato con respecto a los iones de magnesio es de 1 a 25;
en donde el pH del fluido de transferencia de calor es de 7 a 9.5;
y en donde el nitrato, si está presente, lo está en una cantidad inferior a 50 ppm en peso con respecto al peso total del fluido de transferencia de calor.
3. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2 que comprende además iones de calcio en una cantidad superior a 0.5 ppm en peso del concentrado de fluido de transferencia de calor o del fluido de transferencia de calor.
4. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde los iones de calcio se derivan de una sal de calcio formada entre iones de calcio y un ácido orgánico que comprende uno o más grupos de ácido carboxílico.
5. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el depresor del punto de congelación es un alcohol.
6. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el depresor del punto de congelación es etilenglicol.
7. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el carboxilato comprende una pluralidad de carboxilatos.
8. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el carboxilato es un carboxilato alifático, un carboxilato aromático o una combinación de los mismos.
9. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el carboxilato es ácido 2-etilhexanoico, ácido neodecanoico o una combinación de los mismos.
10. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el fosfato inorgánico es ácido fosfórico.
11. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el compuesto de azol es un benzotriazol, un toliltriazol o una combinación de los mismos.
12. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde los iones de magnesio se derivan de una sal de magnesio formada entre iones de magnesio y un ácido orgánico que comprende uno o más grupos de ácido carboxílico.
13. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el polímero a base de acrilato es un poliacrilato.
14. El concentrado de fluido de transferencia de calor de la reivindicación 1 o el fluido de transferencia de calor de la reivindicación 2, en donde el concentrado de fluido de transferencia de calor está libre de silicato, borato y aminas.
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