ES2988718T3 - Composiciones, métodos y sistemas de transferencia de calor - Google Patents

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Abstract

Se describen refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 97 % en peso de una mezcla de tres compuestos, consistiendo dicha mezcla en: de aproximadamente el 38 % en peso a aproximadamente el 48 % en peso de difluorometano (HFC-32), de aproximadamente el 6 % en peso a aproximadamente el 12 % en peso de pentafluoroetano (HFC-125), de aproximadamente el 33 % en peso a aproximadamente el 41 % en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y de aproximadamente el 2 % en peso a aproximadamente el 16 % en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), en donde los porcentajes se basan en el peso total de los tres compuestos en la mezcla, y métodos y sistemas que los utilizan. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composiciones, métodos y sistemas de transferencia de calor
Campo de la invención
La presente invención se refiere a composiciones, métodos y sistemas que tienen utilidad en los sistemas de intercambio de calor, que incluyen las aplicaciones de acondicionamiento de aire y refrigeración, y en aspectos particulares a composiciones útiles en los sistemas de transferencia de calor de un tipo en el que se habría usado hasta ahora el refrigerante R-104A, es decir, como sustitutos del refrigerante R-410A para aplicaciones de calentamiento y enfriamiento y para readaptar sistemas de intercambio de calor, que incluyen los sistemas diseñados para el uso con R-410A.
Antecedentes de la invención
Los sistemas de refrigeración mecánicos, y los dispositivos de transferencia de calor relacionados, tales como las bombas de calor y los acondicionadores de aire, que usan líquidos refrigerantes son muy conocidos en la técnica para usos industriales, comerciales y domésticos. Los clorofluorocarbonos (CFC) se desarrollaron en los años 1930 como refrigerantes para tales sistemas. Sin embargo, desde la década de 1980 el efecto de los CFC sobre la capa de ozono estratosférica se ha convertido en un gran foco de atención. En 1987, varios gobiernos firmaron el Protocolo de Montreal para proteger el medioambiente global, estableciendo una tabla de tiempos para eliminar gradualmente los productos con CFC. Los CFC se sustituyeron por materiales más aceptables ambientalmente que contenían hidrógeno, a saber, los hidroclorofluorocarbonos (HCFC).
Uno de los refrigerantes hidroclorofluorocarbonados usados con más frecuencia fue el clorodifluorometano (HCFC-22). Sin embargo, las modificaciones posteriores del Protocolo de Montreal aceleraron la eliminación gradual de los CFC y también programaron la eliminación de los HCFC, incluido el HCFC-22.
En respuesta al requisito de una alternativa no inflamable y atóxica a los CFC y los HCFC, la industria ha desarrollado varios hidrofluorocarbonos (HFC) que tienen un potencial de agotamiento de ozono nulo. Se adoptó R-410A (una mezcla 50:50 p/p de difluorometano (HFC-32) y pentafluoroetano (HFC-125)) como sustituto de la industria para HCFC-22 en las aplicaciones de acondicionamiento de aire y refrigeración, puesto que no contribuye al agotamiento del ozono. Sin embargo, R-410A no es un sustituto de entrada para R22. Por lo tanto, la sustitución de R-22 por R-410A requería el rediseño de los componentes principales dentro de los sistemas de intercambio de calor, que incluyen la sustitución y el rediseño del compresor para adaptarse a la presión de funcionamiento y a la capacidad volumétrica más altas de R-410A, en comparación con R-22.
Aunque R-410A tiene un Potencial de Agotamiento de Ozono (PAO) más aceptable que R-22, el uso continuado de R-410A es problemático, debido a su alto Potencial de Calentamiento Global de 2088. Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica de sustituir el R-410A con una alternativa más aceptable desde el punto de vista ambiental.
Se entiende en la técnica que es muy deseable que un fluido de transferencia de calor de sustitución posea una combinación de propiedades difícil de lograr, que incluyen excelentes propiedades de transferencia de calor, y en particular propiedades de transferencia de calor que estén bien adaptadas a las necesidades de la aplicación particular, estabilidad química, baja o ninguna toxicidad, ausencia de inflamabilidad y/o miscibilidad con el lubricante y/o compatibilidad con el lubricante, entre otros. Además, cualquier sustituto de R-410A tendría idealmente una buena coincidencia con las condiciones operativas de R-410A, con el fin de evitar la modificación o el rediseño del sistema. El desarrollo de un fluido de transferencia de calor que cumpla todos estos requisitos, muchos de los cuales son impredecibles, es un desafío considerable.
Con respecto a la eficiencia y el uso, es importante observar que una pérdida de rendimiento termodinámico o eficiencia energética del refrigerante puede dar como resultado un aumento del uso de combustibles fósiles como resultado de la demanda incrementada de energía eléctrica. El uso de tal refrigerante tendrá, por lo tanto, un impacto ambiental secundario negativo.
Se considera que la inflamabilidad es una propiedad importante y, en algunos casos, esencial para muchas aplicaciones de transferencia de calor. Por tanto, con frecuencia es beneficioso usar compuestos que no sean inflamables en tales composiciones. Como se usa en la presente memoria, la expresión "no inflamable" se refiere a composiciones que se determina que no son inflamables según el procedimiento de prueba de la norma ASTM E681-2009, como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y como se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013.
Es crucial para el mantenimiento de la eficiencia del sistema, y el funcionamiento apropiado y fiable del compresor, que el lubricante que circula en un sistema de transferencia de calor por compresión de vapor se devuelva al compresor para realizar su función de lubricación prevista. De lo contrario, el lubricante podría acumularse y llegar a alojarse en las bobinas y tuberías del sistema, lo que incluye en los componentes de transferencia de calor. Además, cuando se acumula lubricante en las superficies internas del evaporador, disminuye la eficiencia de intercambio de calor del evaporador, y se reduce así la eficiencia del sistema.
R-410A se usa actualmente con aceite lubricante de éster de poliol (POE) en las aplicaciones de acondicionamiento de aire, ya que R-410A es miscible con POE a las temperaturas experimentadas durante el uso de tales sistemas. Sin embargo, R-410A es inmiscible con POE a las temperaturas experimentadas típicamente durante el funcionamiento de los sistemas de refrigeración a temperatura baja y los sistemas de bomba de calor. Por lo tanto, a menos que se tomen medidas para mitigar esta inmiscibilidad, no se puede POE y R-410A en los sistemas de refrigeración a temperatura baja o bomba de calor.
Por lo tanto, es deseable poder proporcionar composiciones que sean capaces de usarse como sustituto de R-410A en las aplicaciones de acondicionamiento de aire. Un beneficio adicional es poder usar las composiciones de la invención, por ejemplo, en los sistemas de bomba de calor y de refrigeración a temperatura baja, pero que no sufran el inconveniente de inmiscibilidad con POE a las temperaturas experimentadas durante el funcionamiento de estos sistemas.
La presente invención proporciona un refrigerante que puede usarse como sustituto de R-410A y que muestra la combinación deseada de excelentes propiedades de transferencia de calor, estabilidad química, baja o ninguna toxicidad, ausencia de inflamabilidad, miscibilidad con el lubricante y/o miscibilidad con el lubricante en combinación con un potencial de calentamiento global (PCG) aceptable.
La solicitud de patente de los EE. UU. 2006/0243945 describe numerosas composiciones de transferencia de calor como sustitutos potenciales de varios refrigerantes usados previamente en diversas aplicaciones. Entre las composiciones descritas hay varias composiciones que comprenden el HFC-32, HFC-125, HFO-1234yf y trifluroyodometano (CF3I) (véase la Tabla 11, 5a entrada desde el final hasta la 11a entrada desde el final de la tabla). Sin embargo, ninguna de las composiciones que tienen estos cuatro componentes tiene una cantidad de HFC-32 menor del 50% en peso. Además, todas las composiciones descritas tienen una cantidad de HFC-125 que es del 10% o menos. Los solicitantes han descubierto inesperadamente, como se explica a continuación, que la formulación de una composición refrigerante a partir de estos cuatro componentes es capaz de conseguir una combinación de propiedades importante y muy deseable, siempre que los componentes estén presentes en cantidades y/o relaciones relativas específicas. Sin embargo, ninguna de las composiciones descritas en la publicación 945 contiene las cantidades de estos cuatro componentes como lo requieren los aspectos preferidos de la presente invención y/o las importantes relaciones en peso como se describe en la presente memoria, que se necesitan para lograr una o más de las propiedades inesperadas conseguidas según los aspectos preferidos de la invención como se describe en la presente memoria.
El documento U.S. 2013/0119299 describe composiciones refrigerantes basadas en tres componentes: (i) un primer componente seleccionado de trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)), cis-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(Z)) y mezclas de los mismos; (ii) dióxido de carbono (CO<2>o R-744); y (iii) un tercer componente seleccionado de difluorometano (R-32), 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a), y mezclas de los mismos. Esta solicitud describe que el R-1234ze debe estar presente en las composiciones en una cantidad de al menos aproximadamente el 5% en peso, que el CO<2>está presente preferiblemente en una cantidad de aproximadamente el 4% en peso a aproximadamente el 30% en peso, y que cuando el tercer componente es R-32, está presente en una cantidad del 5% en peso a menos del 30% en peso. La solicitud indica que se pueden incluir compuestos adicionales, tales como 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234yf), 3,3,3-trifluoropropeno (R-1243zf), 1,1-difluoroetano (R-152a), fluoroetano (R-161), 1,1,1-trifluoropropano (R-263fb), 1,1,1,2,3-pentafluoropropano (R-245eb), propileno (R-1270), propano (R-290), n-butano (R-600), isobutano (R-600a), amoniaco (R-717) y mezclas de los mismos. Esta solicitud también describe que el refrigerante R-125 también puede incluirse, pero no describe el uso de ninguna cantidad particular. Esta solicitud también describe el posible uso de un agente ignífugo seleccionado del grupo que consiste en tri-(2-cloroetil)-fosfato, (cloropropil)fosfato, tri-(2,3-dibromopropil)-fosfato, tri-(1,3-dicloropropil)-fosfato, fosfato de diamonio, diversos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, poli(cloruro de vinilo), un yodocarbono fluorado, un bromocarbono fluorado, trifluoroyodometano, perfluoroalquilaminas, bromofluoroalquilaminas y mezclas de los mismos. Aunque esta solicitud también indica que las composiciones descritas son útiles como sustitutos de bajo PCG para varios refrigerantes existentes, tales como R-134a, R-152a, R-1234yf, R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R-507 y R-404a, no identifica ninguna composición particular para el uso específico como sustituto de R-410A.
El documento U.S. 2016/137898 describe composiciones para el uso en sistemas de refrigeración, acondicionamiento de aire y bomba de calor que comprenden al menos una fluoroolefina.
Sumario
Los solicitantes han descubierto inesperadamente que las composiciones refrigerantes que comprenden los componentes en las cantidades relativas y/o relaciones relativas según la presente invención superan una o más de las desventajas de los refrigerantes anteriores descritos en la presente memoria, y/o logran una combinación inesperada de resultados que no se logran de acuerdo con ninguna de las composiciones descritas anteriormente, que incluyen los resultados en sistemas de transferencia de calor y métodos de transferencia de calor particulares.
Según la presente invención, se proporciona un refrigerante que consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), como se describe en la reivindicación 1. Más preferiblemente, el refrigerante consiste en una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
47% en peso de difluorometano (HFC-32),
12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf).
Los solicitantes han descubierto que es muy preferible para las composiciones refrigerantes de la presente invención utilizar una o más, y preferiblemente todas, las siguientes relaciones en peso de componentes con el fin de conseguir ventajas muy ventajosas e inesperadas:
(a) relación en peso de (HFC-32 HFO-1234yf):(CF3I HFC-125) de más de aproximadamente 1:1 a menos de 1,2:1, preferiblemente de más de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 1,18:1; y
(b) relación en peso de HFC-32:HFC-125 de más de 3,5:1 a aproximadamente 4:1, preferiblemente de aproximadamente 3,8:1 a aproximadamente 3,9:1.
Por conveniencia, la relación en peso de (HFC-32 HFO-1234yf):(CF3I HFC-125) se denomina en la presente memoria relación "HFC32HFO1234yf:CF3IHFC125".
Por conveniencia, la relación en peso de HFC-32:HFC-125 se denomina en la presente memoria relación "HFC32f:HFC125".
Por tanto, también se describe un refrigerante que consiste esencialmente en:
47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), en donde dicha composición refrigerante tiene: (a) una relación HFC32HFO1234yf:CF3IHFC125 de más de aproximadamente 1:1 a menos de 1,2:1, preferiblemente de más de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 1,18:1 y (b) una relación HFC32:HFC125 de más de 3,5:1 a aproximadamente 4:1.
Para todas las composiciones refrigerantes descritas en la presente memoria, se prefiere que la relación en peso del total del HFC-32 en la composición respecto del HFC-125 en la composición sea mayor de 3,5:1 y menor de 5:1, e incluso más preferiblemente mayor de 3,7:1 y menor de 4,5:1, y es muy preferible una relación de aproximadamente 4:1, e incluso más preferible la relación HFC32:HFC125 de aproximadamente 4:1.
Para todas las composiciones refrigerantes descritas en la presente memoria, se prefiere que la relación HFC32HFO1234y:CF3lHFC125 sea de más de aproximadamente 1:1 a menos de 1,2:1, preferiblemente de más de aproximadamente 1,1:1 a aproximadamente 1,18:1, y es muy preferible una relación de aproximadamente 1,17:1. Para todas las composiciones refrigerantes descritas en la presente memoria, se prefiere que la relación en peso del HFC-32 en la composición respecto del CF3I en la composición sea mayor de 1,25:1 y menor de 1,4:1, e incluso más preferiblemente mayor de 1,3:1 y menor de 1,4:1, y es muy preferible una relación de aproximadamente 1,34:1. Un resultado inesperado logrado mediante las realizaciones preferidas de la presente invención es la capacidad inesperada de las composiciones de lograr al mismo tiempo una combinación de propiedades muy deseable. En particular, las composiciones de la presente invención que usan una o más de las relaciones identificadas en la presente memoria junto con las cantidades de los componentes especificados en la presente memoria logran una o dos de las siguientes propiedades, y preferiblemente las dos:
(a) ausencia de inflamabilidad determinada según el procedimiento de la prueba de la norma ASTM E681-2009, como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013; y
(b) un potencial de calentamiento global (PCG) de menos de 750.
Los solicitantes han descubierto que los refrigerantes preferidos de la presente invención, como se describe anteriormente y en lo sucesivo, son capaces de proporcionar propiedades excepcionalmente ventajosas con respecto a una combinación de dos o más propiedades de transferencia de calor, estabilidad química, baja o ninguna toxicidad, ausencia de inflamabilidad y/o compatibilidad con los lubricantes, en combinación con un Potencial de Calentamiento Global (PCG) aceptable, especialmente con respecto al uso como sustituto de R-410A.
Para los fines de esta invención, el término "aproximadamente", con respecto a las cantidades expresadas en porcentaje en peso, significa que la cantidad del componente puede variar en una cantidad del /-0,5% en peso.
Para los fines de esta invención, el término "aproximadamente", con respecto a la relación HFC32HFO1234yf:CF3IHFC125, significa que el valor puede variar en una cantidad del /-0,01, preferiblemente /-0,005.
Para los fines de esta invención, el término "aproximadamente", con respecto a la relación HFC32:HFC125, significa que el valor puede variar en una cantidad de /-0,1, preferiblemente /-0,05.
El término "aproximadamente", con respecto a las temperaturas, significa que la temperatura establecida puede variar en una cantidad de /-5 °C, preferiblemente /-2 °C y más preferiblemente /-1 °C, lo más preferiblemente /-0,5 °C.
Una ventaja particular de los refrigerantes de la presente invención es que no son inflamables cuando se prueban según el procedimiento de prueba de la norma ASTM E681-2009 como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013. La inflamabilidad se define como la capacidad de una composición de encender y/o propagar una llama. El experto en la técnica apreciará que la inflamabilidad de un refrigerante es una característica importante para el uso en las aplicaciones de transferencia de calor. Por lo tanto, es un deseo en la técnica proporcionar una composición refrigerante que pueda usarse como sustituto de R-410A que tenga excelentes propiedades de transferencia de calor, estabilidad química, baja o ninguna toxicidad, miscibilidad con el lubricante y/o compatibilidad con el lubricante, y que mantenga la ausencia de inflamabilidad durante el uso. Este requisito se cumple mediante los refrigerantes de la presente invención.
El refrigerante puede incorporarse en una composición de transferencia de calor.
Así, se proporcionan métodos y sistemas con composiciones de transferencia de calor que utilizan, en un sistema de transferencia de calor que es útil con el refrigerante R-410A, un refrigerante que tiene la característica importante de proporcionar a la vez en dicho sistema y/o en conexión con dichos métodos un refrigerante que:
(a) tiene una eficiencia (COP) de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105%, preferiblemente de aproximadamente el 100% a aproximadamente el 105% de la eficiencia del R-410A en dicho sistema y/o al usarlo en dicho método; y
(b) no es inflamable tal como se determina según el procedimiento de prueba de la norma ASTM E681-2009 como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013. Dicho refrigerante consiste esencialmente en:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), como se describe en la reivindicación 1.
Se proporcionan composiciones, métodos y sistemas de transferencia de calor que utilizan, en un sistema de transferencia de calor que es útil con el refrigerante R-410A, un refrigerante que tiene la característica importante de proporcionar a la vez en dicho sistema y/o en conexión con dichos métodos un refrigerante que:
(a) tiene una eficiencia (COP) de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105%, preferiblemente de aproximadamente el 100% a aproximadamente el 105% de la eficiencia de R-410A en dicho sistema y/o al usarlo en dicho método;
(b) tiene una capacidad de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105%, preferiblemente de aproximadamente el 98% a aproximadamente el 105% de la capacidad de R-410A en dicho sistema y/o al usarlo en dicho método; y
(c) no es inflamable tal como se determina según el procedimiento de prueba de la norma ASTM E681-2009 como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013. Dicho refrigerante consiste esencialmente en:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf).
También se describen composiciones, métodos y sistemas de transferencia de calor que utilizan, en un sistema de transferencia de calor que es útil con el refrigerante R-410A, un refrigerante que tiene la característica importante de proporcionar a la vez en dicho sistema y/o en conexión con dichos métodos un refrigerante que:
(a) tiene una eficiencia (COP) de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105%, preferiblemente de aproximadamente el 100% a aproximadamente el 105% de la eficiencia de R-410A en dicho sistema y/o al usarlo en dicho método;
(b) tiene una capacidad de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105%, preferiblemente de aproximadamente el 98% a aproximadamente el 105% de la capacidad de R-410A en dicho sistema y/o al usarlo en dicho método;
(c) no es inflamable, como se determina según el procedimiento de prueba de la norma ASTM E681-2009, como se requiere en la norma ASHRAE 34-2013 y se describe en el apéndice B1 de la norma ASHRAE 34-2013;
(d) produce en el sistema y/o los métodos una temperatura de descarga del compresor que no es mayor de 10 °C mayor que la de R-410A; y
(e) produce en el sistema y/o los métodos una relación de presión del compresor que es de aproximadamente el 95% a aproximadamente el 105% de la relación de presión del compresor de R-410A. Dicho refrigerante consiste esencialmente en:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf).
Preferiblemente, la composición de transferencia de calor comprende el refrigerante en una cantidad mayor de aproximadamente el 40% en peso de la composición de transferencia de calor, o mayor de aproximadamente el 50% en peso de la composición de transferencia de calor, o mayor de aproximadamente el 70% en peso de la composición de transferencia de calor, o mayor de aproximadamente el 80% en peso o mayor de aproximadamente el 90% en peso. La composición de transferencia de calor puede consistir esencialmente en el refrigerante.
Las composiciones de transferencia de calor de la invención pueden incluir otros componentes con el propósito de potenciar o proporcionar cierta funcionalidad a las composiciones. Dichos otros componentes o aditivos pueden incluir uno o más de lubricantes, colorantes, agentes solubilizantes, compatibilizantes, estabilizantes, antioxidantes, inhibidores de la corrosión, aditivos de presión extrema y aditivos antidesgaste.
La composición de transferencia de calor de la invención puede comprender en particular un refrigerante como se describió anteriormente y un estabilizante. Los ejemplos de estabilizantes preferidos incluyen compuestos basados en dieno y/o compuestos basados en fenol y/o compuestos de fósforo y/o compuestos de nitrógeno y/o epóxidos seleccionados del grupo que consiste en epóxidos aromáticos, epóxidos de alquilo, epóxidos de alquienilo. El estabilizante se proporciona preferiblemente en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Los compuestos basados en dieno incluyen dienos C3 a C15 y compuestos formados mediante la reacción de dos o más dienos C3 a C4. Preferiblemente, los compuestos basados en dieno se seleccionan del grupo que consiste en alil éteres, propadieno, butadieno, isopreno y terpenos. Los compuestos basados en dieno son preferiblemente terpenos, que incluyen, pero sin limitación, terebeno, retinal, geraniol, terpineno, delta-3 careno, terpinoleno, felandreno, fenceno, mirceno, farneseno, pineno, nerol, citral, alcanfor, mentol, limoneno, nerolidol, fitol, ácido carnósico y vitamina A<1>. Preferiblemente, el estabilizante es farneseno.
Los compuestos basados en dieno pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 10% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 5% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2,5% en peso, e incluso más preferiblemente de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 2,5% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Los compuestos basados en dieno pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Los compuestos basados en dieno se proporcionan preferiblemente en combinación con un compuesto de fósforo.
El compuesto de fósforo puede ser un compuesto de fosfito o fosfato. Para los fines de esta invención, el compuesto de fosfito puede ser un fosfito de diarilo, dialquilo, triarilo y/o trialquilo, en particular uno o varios compuestos seleccionados de fosfitos impedidos estéricamente, fosfito de tris-(di-terc-butilfenilo), fosfito de di-n-octilo, fosfito de iso-decildifenilo, fosfito de trifenilo y fosfito de difenilo, en particular fosfito de difenilo.
Los compuestos de fosfato pueden ser un fosfato de triarilo, fosfato de trialquilo, fosfato monoácido de alquilo, fosfato diácido de arilo, fosfato de amina, preferiblemente fosfato de triarilo y/o un fosfato de trialquilo, en particular fosfato de tri-n-butilo.
Preferiblemente, el estabilizante comprende farneseno y fosfito de difenilo.
Los compuestos de fósforo se pueden proporcionar en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 10% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 5% en peso e incluso más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2,5% en peso, e incluso más preferiblemente de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 2,5% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según uno cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende un terpeno y un compuesto de fósforo. El compuesto de fósforo se selecciona preferiblemente de un fosfato o un fosfito. Preferiblemente, la composición estabilizante comprende un terpeno y un fosfito, más preferiblemente farneseno y fosfito de difenilo.
Preferiblemente, la composición de transferencia de calor comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente y una composición estabilizante que comprende farneseno y un compuesto de fósforo seleccionado de un fosfito de diarilo, un fosfito de dialquilo, un fosfato de triarilo o un fosfato de trialquilo, más preferiblemente fosfito de difenilo y/o fosfato de tri-n-butilo. Más preferiblemente, la composición de transferencia de calor comprende un refrigerante como se describe en la presente memoria y una composición estabilizante que comprende farneseno y uno o más de un fosfito de diarilo o un fosfito de dialquilo, más preferiblemente fosfito de difenilo.
Alternativa o adicionalmente, el estabilizante es un compuesto de nitrógeno. Para los fines de esta invención, el compuesto de nitrógeno puede ser uno o más compuestos seleccionados de dinitrobenceno, nitrobenceno, nitrometano, nitrosobenceno y TEMPO [(2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-il)oxilo]. Preferiblemente, el estabilizante es dinitrobenceno.
Alternativa o adicionalmente, el compuesto de nitrógeno comprende un compuesto basado en amina. Para los fines de esta invención, el compuesto basado en amina puede ser una o más aminas secundarias o terciarias seleccionadas de difenilamina, p-fenilendiamina, trietilamina, tributilamina, diisopropilamina, triisopropilamina y triisobutilamina. Para los fines de esta invención, el compuesto basado en amina puede ser un antioxidante de amina tal como un compuesto de piperidina sustituida, es decir, un derivado de un piperidilo, piperidinilo, piperazinona o alquioxipiperidinilo alquilsustituido, en particular uno o más antioxidantes de amina seleccionados de 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidona, 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinol; sebacato de bis-(1,2,2,6,6-pentametilpiperidilo); sebacato de di(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), poli(succinato de N-hidroxietil-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxipiperidilo); parafenilendiaminas alquiladas tales como N-fenil-N'-(1,3-dimetil-butil)-p-fenilendiamina o N,N'-di-sec-butil-p-fenilendiamina e hidroxilaminas tales como aminas de sebo, metil bis amina de sebo y bis amina de sebo, o fenol-alfa-naftilamina o Tinuvin® 765 (Ciba), BLS® 1944 (Mayzo Inc) y BLS® 1770 (Mayzo Inc). Para los fines de esta invención, el compuesto basado en amina puede ser una alquildifenilamina tal como bis(nonilfenilamina) o una dialquilamina tal como (N-(1-metiletil)-2-propilamina. Alternativa o adicionalmente, el compuesto basado en amina puede ser uno o más de fenil-alfa-naftil amina (PANA), alquil-fenilalfa-naftil-amina (APANA) y bis(nonilfenil)amina. Preferiblemente, el compuesto basado en amina es uno o más de fenil-alfa-naftilamina (PANA), alquil-fenil-alfa-naftil-amina (APANA) y bis(nonilfenil)amina, más preferiblemente fenilalfa-naftilamina (PANA).
Los compuestos nitrogenados pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 10% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 5% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2,5% en peso, e incluso más preferiblemente de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 2,5% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Además, los compuestos de nitrógeno pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Además, la composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según uno cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende un compuesto nitrogenado seleccionado de dinitrobenceno, nitrobenceno, nitrometano, nitrosobenceno, TEMPO [(2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-il)oxilo], una amina secundaria o terciaria seleccionada de difenilamina, p-fenilendiamina, trietilamina, tributilamina, diisopropilamina, triisopropilamina y triisobutilamina; un antioxidante de amina tal como un compuesto de piperidina sustituida, es decir, un derivado de un piperidilo, piperidinilo, piperazinona o alquioxipiperidinilo sustituido con alquilo, seleccionado de 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidona, 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinol; sebacato de bis-(1,2,2,6,6-pentametilpiperidilo); sebacato de di(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo), poli(succinato de N-hidroxietil-2,2,6,6-tetrametil-4-hidroxipiperidilo); parafenilendiaminas alquiladas tales como N-fenil-N'-(1,3-dimetil-butil)-p-fenilendiamina o N,N'-di-sec-butil-p-fenilendiamina e hidroxilaminas tales como aminas de sebo, metil bis amina de sebo y bis amina de sebo, o fenol-alfa-naftilamina o Tinuvin®765 (Ciba), BLS® 1944 (Mayzo Inc) y BLS® 1770 (Mayzo Inc.); una alquildifenilamina tal como bis(nonilfenilamina), una dialquilamina tal como (N-(1-metiletil)-2-propilamina o fenil-alfa-naftilamina (PANA), alquilfenil-alfa-naftil-amina (APANA) y bis (nonilfenil)amina, preferiblemente fenil-alfa-naftilamina (PANA), alquil-fenil-alfanaftil-amina (APANA) y bis(nonilfenil)amina, más preferiblemente fenil-alfa-naftilamina (PANA).
Además, los compuestos de nitrógeno pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Alternativa o adicionalmente, el estabilizante comprende un fenol, preferiblemente un fenol impedido estéricamente. Para los fines de esta invención, el fenol puede ser uno o más compuestos seleccionados de 4,4'-metilen-bis(2,6-diterc-butilfenol); 4,4'-bis(2,6-di-terc-butilfenol); 2,2- o 4,4-bifenildioles, que incluyen 4,4'-bis(2-metil-6-terc-butilfenol); derivados de 2,2- o 4,4-bifenildioles; 2,2'-metilen-bis(4-etil-6-terc-butilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-terc-butilfenol); 4,4-butiliden-bis(3-metil-6-terc-butilfenol); 4,4-isopropiliden-bis(2,6-di-terc-butilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-nonilfenol); 2,2'-isobutiliden-bis(4,6-dimetilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-ciclohexilfenol); 2,6-di-terc- butil-4-metilfenol (BHT); 2,6-di-terc-butil-4-etilfenol: 2,4-dimetil-6-terc-butilfenol; 2,6-di-terc-alfa-dimetilamino-p-cresol; 2,6-diterc-butil-4(N,N'-dimetilaminometilfenol); 4,4'-tio-bis(2-metil-6-terc-butilfenol); 4,4'-tio-bis(3-metil-6-terc-butilfenol); 2,2'-tio-bis(4-metil-6-terc-butilfenol); sulfuro de bis(3-metil-4-hidroxi-5-terc-butilbencilo); sulfuro de bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencilo), tocoferol, hidroquinona, 2,2'6,6'-tetra-terc-butil-4,4'-metilendifenol y t-butil hidroquinona, preferiblemente BHT.
Los compuestos fenólicos se pueden proporcionar en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 al 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Alternativamente, los compuestos fenólicos pueden proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,005% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,01 al 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Además, la composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende un compuesto fenólico seleccionado de 4,4'-metilen-bis(2,6-di-tercbutilfenol); 4,4'-bis(2,6-di-terc-butilfenol); 2,2- o 4,4-bifenildioles, que incluyen 4,4'-bis(2-metil-6-terc-butilfenol); derivados de 2,2- o 4,4-bifenildioles; 2,2'-metilen-bis(4-etil-6-terc-butilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-terc-butilfenol); 4,4-butiliden-bis(3-metil-6-terc-butilfenol); 4,4-isopropiliden-bis(2,6-di-terc-butilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-nonilfenol); 2,2'-isobutiliden-bis(4,6-dimetilfenol); 2,2'-metilen-bis(4-metil-6-ciclohexilfenol); 2,6-di-terc- butil-4-metilfenol (BHT); 2,6-di-terc-butil-4-etilfenol: 2,4-dimetil-6-terc-butilfenol; 2,6-di-terc-alfa-dimetilamino-p-cresol; 2,6-diterc-butil-4(N,N'-dimetilaminometilfenol); 4,4'-tio-bis(2-metil-6-terc-butilfenol); 4,4'-tio-bis(3-metil-6-terc-butilfenol); 2,2'-tio-bis(4-metil-6-terc-butilfenol); sulfuro de bis(3-metil-4-hidroxi-5-terc-butilbencilo); sulfuro de bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencilo), tocoferol, hidroquinona, 2,2'6,6'-tetra-terc-butil-4,4'-metilendifenol y t-butil hidroquinona, preferiblemente BHT.
El BHT puede proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,01% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,1 al 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Alternativamente, el BHT puede proporcionarse en la composición de transferencia de calor en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, preferiblemente de aproximadamente el 0,005% en peso a aproximadamente el 2% en peso, más preferiblemente de aproximadamente el 0,01 al 1% en peso. En cada caso, en peso se refiere al peso de la composición de transferencia de calor.
Además, la composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según uno cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende BHT, en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso, basado en el peso de la composición de transferencia de calor.
Además, la composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria como se han definido anteriormente puede comprender adicionalmente un lubricante. En general, la composición de transferencia de calor comprende un lubricante en cantidades de aproximadamente el 5% al 60% en peso de la composición de transferencia de calor, preferiblemente de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 60% en peso de la composición de transferencia de calor, preferiblemente de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 50% en peso de la composición de transferencia de calor, alternativamente de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 40% en peso de la composición de transferencia de calor, alternativamente de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 30% en peso de la composición de transferencia de calor, alternativamente de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 50% en peso de la composición de transferencia de calor, alternativamente de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 40% en peso de la composición de transferencia de calor. La composición de transferencia de calor puede comprender un lubricante, en cantidades de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 10% en peso de la composición de transferencia de calor, preferiblemente aproximadamente el 8% en peso de la composición de transferencia de calor.
Los lubricantes refrigerantes usados con frecuencia, tales como los ésteres de poliol (POE), polialquilenglicoles (PAG), aceites de silicona, aceite mineral, alquilbencenos (AB), poli(éteres vinílicos) (PVE) y poli(alfaolefina) (PAO), que se usan en la maquinaria de refrigeración, pueden usarse con las composiciones refrigerantes de la presente invención.
Preferiblemente, los lubricantes se seleccionan de ésteres de poliol (POE), polialquilenglicoles (PAG), aceite mineral y alquilbencenos (AB), más preferiblemente de ésteres de poliol (POE), polialquilenglicoles (PAG) y aceite mineral, en particular de ésteres de poliol (POE) y polialquilenglicoles (PAG).
Los aceites minerales disponibles comercialmente incluyen Witco LP 250 (marca registrada) de Witco, Suniso 3GS de Witco y Calumet R015 de Calumet. Los lubricantes de alquilbenceno disponibles comercialmente incluyen ZeroI 150 (marca registrada) o ZeroI 300 (marca registrada) de Shrieve Chemical. Los ésteres disponibles comercialmente incluyen dipelargomato de neopentilglicol que está disponible como Emery 2917 (marca comercial registrada) y Hatcol 2370 (marca comercial registrada). Otros ésteres útiles incluyen ésteres de fosfato, ésteres de ácidos dibásicos y fluoroésteres.
Para los fines de esta invención, la composición de transferencia de calor puede comprender un refrigerante y una composición estabilizante como se ha descrito anteriormente, y un lubricante seleccionado de ésteres de poliol (POE), polialquilenglicoles (PAG), aceite mineral, alquilbencenos (AB) y poli(éteres vinílicos) (PVE), más preferiblemente de ésteres de poliol (POE), aceite mineral, alquilbencenos (AB) y poli(éteres vinílicos) (PVE), en particular de ésteres de poliol (POE), aceite mineral y alquilbencenos (AB), lo más preferiblemente de ésteres de poliol (POE). Una composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y un lubricante de éster de poliol (POE).
Una composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), y una composición estabilizante que comprende BHT, en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y
y un lubricante de éster de poliol (POE).
Una composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y
y un lubricante de éster de poliol (POE).
Cuando las composiciones descritas en la presente memoria se proporcionan para el uso en el acondicionamiento de aire portátil, el lubricante es un lubricante de éster de poliol (POE) o un lubricante de polialquilenglicol. Alternativamente, cuando las composiciones descritas en la presente memoria se proporcionan para aplicaciones de acondicionamiento de aire estacionarias, el lubricante es preferiblemente un éster de poliol, un alquilbenceno o un aceite mineral, más preferiblemente un éster de poliol. Las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria pueden consistir esencialmente o consistir en un refrigerante, una composición estabilizante y un lubricante como se describe en la presente memoria.
Sorprendentemente, se ha descubierto que las composiciones refrigerantes descritas en la presente memoria son miscibles con los lubricantes de POE en un intervalo de temperaturas deseable y amplio, por ejemplo, temperaturas de aproximadamente -40 °C a 80 °C. Esto permite que las composiciones refrigerantes y de transferencia de calor de la invención se usen en una variedad más amplia de aplicaciones de transferencia de calor que R-410A. Por ejemplo, las composiciones refrigerantes y de transferencia de calor de la invención pueden usarse en aplicaciones de refrigeración, acondicionamiento de aire y bomba de calor.
Una composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y un lubricante de éster de poliol (POE); en donde el lubricante está presente en una cantidad del 5% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 °C a 80 °C.
Una composición de transferencia de calor preferida comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 60% en peso de un lubricante de éster de poliol (POE); en donde el lubricante está presente en una cantidad del 5% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 °C a 80 °C.
La presente invención puede comprender además una composición de transferencia de calor como se expone en la presente memoria, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 20% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 °C a 80 °C.
La presente invención puede comprender además una composición de transferencia de calor como se expone en la presente memoria, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 50% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 °C a 80 °C.
Una composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria comprende un refrigerante según cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente aquellos refrigerantes que comprenden al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de los siguientes cuatro compuestos, y los siguientes porcentajes se basan en el peso total de los siguientes cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
y un lubricante de éster de poliol (POE); en donde el lubricante está presente en una cantidad del 5% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 °C a 80 °C.
La presente invención puede comprender además una composición de transferencia de calor como se establece a continuación, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 20% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 °C a 80 °C.
La presente invención puede comprender además una composición de transferencia de calor como se establece a continuación, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 50% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 °C a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 5% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 a -25 °C y/o en el intervalo de 50 a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 20% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 a -25 °C y/o en el intervalo de 50 a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 50% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida a al menos una temperatura en el intervalo de -40 a -25 °C y/o en el intervalo de 50 a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 5% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 a -25 °C y/o de 50 a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 20% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 a -25 °C y/o de 50 a 80 °C.
La composición de transferencia de calor descrita comprende un refrigerante como se ha expuesto anteriormente, y un lubricante de POE, en donde el lubricante está presente en una cantidad del 50% en peso con respecto a la cantidad total de refrigerante y lubricante, y en donde la mezcla tiene una fase líquida en el intervalo de temperatura de -40 a -25 °C y/o de 50 a 80 °C.
Los expertos en la técnica también pueden incluir otros aditivos no mencionados en la presente memoria en vista de las enseñanzas contenidas en la presente memoria sin apartarse de las características novedosas y básicas de la presente invención.
Los solicitantes han descubierto que las composiciones de la invención son capaces de conseguir una combinación difícil de propiedades, que incluyen un PCG particularmente bajo. Por lo tanto, las composiciones de la invención tienen un potencial de calentamiento global (PCG) no mayor de aproximadamente 1500, preferiblemente no mayor de aproximadamente 1000, más preferiblemente no mayor de aproximadamente 750. En una característica particularmente preferida de la invención, la composición de la invención tiene un potencial de calentamiento global (PCG) no mayor de aproximadamente 750.
Además, las composiciones de la invención tienen un bajo potencial de agotamiento de ozono (PAO). Por tanto, las composiciones de la invención tienen un potencial de agotamiento de ozono (PAO) no mayor que 0,05, preferiblemente no mayor que 0,02, más preferiblemente aproximadamente cero.
Además, las composiciones de la invención muestran una toxicidad aceptable, y preferiblemente tienen un Límite de Exposición Ocupacional (LEO) mayor de aproximadamente 400.
Las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporcionan para el uso en aplicaciones de transferencia de calor, que incluyen el acondicionamiento de aire, la refrigeración y las bombas de calor.
Todas y cada una de las composiciones de transferencia de calor tal como se describen en la presente memoria se pueden usar en un sistema de transferencia de calor, tal como un sistema de acondicionamiento de aire, un sistema de refrigeración o una bomba de calor. El sistema de transferencia de calor descrito en la presente memoria puede comprender un compresor, un evaporador, un condensador y un dispositivo de expansión, en comunicación entre sí.
Los ejemplos de compresores usados con frecuencia para los fines de esta invención incluyen los compresores alternativos, rotativos (que incluyen un pistón rodante y paletas rotatorias), de espiral, de tornillo y centrífugos. Por lo tanto, la presente invención proporciona todos y cada uno de los refrigerantes y/o composiciones de transferencia de calor como se describe en la presente memoria para el uso en un sistema de transferencia de calor que comprende un compresor alternativo, rotativo (que incluye un pistón rodante y paletas rotatorias), de espiral, de tornillo o centrífugo.
Los ejemplos de dispositivos de expansión usados con frecuencia, para los fines de esta invención, incluyen un tubo capilar, un orificio fijo, una válvula de expansión térmica y una válvula de expansión electrónica. Por lo tanto, la presente invención proporciona todos y cada uno de los refrigerantes y/o composiciones de transferencia de calor como se describe en la presente memoria para el uso en un sistema de transferencia de calor que comprende un tubo capilar, un orificio fijo, una válvula de expansión térmica o una válvula de expansión electrónica.
Para los fines de esta invención, el evaporador y el condensador forman juntos un intercambiador de calor, preferiblemente seleccionado de un intercambiador de calor de tubo con aletas, un intercambiador de calor de microcanales, una carcasa y tubo, un intercambiador de calor de placas y un intercambiador de calor de tubo dentro de tubo. Todos y cada uno de los refrigerantes y/o composiciones de transferencia de calor como se describe en la presente memoria pueden proporcionarse para el uso en un sistema de transferencia de calor, en donde el evaporador y el condensador forman juntos un intercambiador de calor de tubo con aletas, un intercambiador de calor de microcanales, una carcasa y tubo, un intercambiador de calor de placas o un intercambiador de calor de tubo dentro de tubo.
La composición de transferencia de calor de la invención puede usarse en aplicaciones de calentamiento y enfriamiento.
Como se describe en la presente memoria, la composición de transferencia de calor se puede usar en un método de enfriamiento que comprende condensar una composición de transferencia de calor y posteriormente evaporar dicha composición cerca de un artículo o cuerpo que se va a enfriar.
También se describe un método de enfriamiento en un sistema de transferencia de calor que comprende un evaporador, un condensador y un compresor, y el proceso comprende i) condensar una composición de transferencia de calor como se describe en la presente memoria; y
ii) evaporar la composición cerca del cuerpo o artículo a enfriar;
en donde la temperatura del evaporador del sistema de transferencia de calor está en el intervalo de aproximadamente -40 °C a 10 °C.
También se describe un método de calentamiento en un sistema de transferencia de calor que comprende un evaporador, un condensador y un compresor, y el proceso comprende i) condensar una composición de transferencia de calor, como se describe en la presente memoria, cerca de un cuerpo o artículo que se va a calentar
y
ii) evaporar la composición; en donde la temperatura del evaporador del sistema de transferencia de calor está en el intervalo de aproximadamente -30 °C a aproximadamente 5 °C.
Alternativa o adicionalmente, la composición de transferencia de calor puede usarse en un método de calentamiento que comprende condensar la composición de transferencia de calor cerca de un artículo o cuerpo que se va a calentar y posteriormente evaporar dicha composición.
La composición de transferencia de calor de la invención se proporciona para el uso en aplicaciones de acondicionamiento de aire que incluyen aplicaciones de acondicionamiento de aire tanto portátiles como estacionarias. Por lo tanto, se puede usar cualquiera de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria en uno cualquiera de:
- una aplicación de acondicionamiento de aire que comprende el acondicionamiento de aire portátil, en particular el acondicionamiento de aire en automóviles,
- una bomba de calor portátil, en particular una bomba de calor en un vehículo eléctrico;
- un enfriador, en particular un enfriador de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador de expansión directa enfriado por aire o enfriado por agua, que es modular o empaquetado individualmente de manera convencional,
- un acondicionamiento de aire residencial, en particular un sistema de acondicionamiento de aire dividido con conductos o un sistema de acondicionamiento de aire dividido sin conductos,
- una bomba de calor residencial,
- un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua,
- una instalación industrial de acondicionamiento de aire,
- un sistema de acondicionamiento de aire comercial, en particular una unidad de techo empaquetada y un sistema de flujo de refrigerante variable (VRF),
- un sistema comercial de bomba de calor con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
La composición de transferencia de calor de la invención se proporciona para el uso en un sistema de refrigeración. La expresión "sistema de refrigeración" se refiere a cualquier sistema o aparato o cualquier parte de tal sistema o aparato que emplea un refrigerante para proporcionar el enfriamiento. Por lo tanto, se puede usar cualquiera de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria en uno cualquiera de:
- un sistema de refrigeración a temperatura baja,
- un sistema de refrigeración a temperatura media,
- un refrigerador comercial,
- un congelador comercial,
- una máquina de hielo,
- una máquina expendedora,
- un sistema de refrigeración para el transporte,
- un congelador doméstico,
- un refrigerador doméstico,
- un congelador industrial,
- un refrigerador industrial y
- un enfriador.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un sistema de acondicionamiento de aire residencial (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular aproximadamente 7 °C para el enfriamiento y/o en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, en particular aproximadamente 0,5 °C para el calentamiento). Alternativa o adicionalmente, cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un sistema de acondicionamiento de aire residencial con un compresor alternativo, rotativo (con pistón rodante o paletas rotatorias) o de espiral.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un enfriador refrigerado por aire (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular aproximadamente 4,5 °C), en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor alternativo de espiral.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, en particular aproximadamente 0,5 °C o con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -30 a aproximadamente 5 °C, en particular aproximadamente 0,5 °C).
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un sistema de refrigeración a temperatura media (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -12 a aproximadamente 0 °C, en particular aproximadamente -8 °C).
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para el uso en un sistema de refrigeración a temperatura baja (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -40 a aproximadamente -12 °C, en particular aproximadamente -32 °C).
La composición de transferencia de calor como se describe en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema de acondicionamiento de aire residencial, en donde el sistema de acondicionamiento de aire residencial se usa para suministrar aire frío (y dicho aire tiene una temperatura, por ejemplo, de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 17 °C, en particular aproximadamente 12 °C) a edificios, por ejemplo, en verano. Los tipos de sistemas típicos son los sistemas de acondicionamiento de aire divididos, mini-divididos y de ventana, divididos con conductos, divididos sin conductos, de ventana y portátiles. El sistema tiene normalmente un evaporador airerefrigerante (serpentín interior), un compresor, un condensador aire-refrigerante (serpentín exterior) y una válvula de expansión. El evaporador y el condensador son normalmente una placa de aletas con tubo redondo, un tubo con aletas o un intercambiador de calor de microcanales. El compresor es normalmente un compresor alternativo o rotativo (con pistón rodante o paletas rotatorias) o de espiral. La válvula de expansión es normalmente un tubo capilar, una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de 0 a 10 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de 40 a 70 °C.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema de bomba de calor residencial, en donde el sistema de bomba de calor residencial se usa para suministrar aire caliente (y dicho aire tiene una temperatura, por ejemplo, de aproximadamente 18 °C a aproximadamente 24 °C, en particular aproximadamente 21 °C) a edificios en invierno. Normalmente es el mismo sistema que el sistema de acondicionamiento de aire residencial, mientras que en el modo de bomba de calor el flujo de refrigerante se invierte y el serpentín interior se convierte en el condensador y el serpentín exterior se convierte en el evaporador. Los tipos de sistemas típicos son el sistema de bomba de calor dividida y mini-dividida. El evaporador y el condensador son normalmente una placa de aletas con tubo redondo, un intercambiador de calor con aletas o microcanales. El compresor es normalmente un compresor alternativo o rotativo (con pistón rodante o paletas rotatorias) o de espiral. La válvula de expansión es normalmente una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C o de aproximadamente -30 a aproximadamente 5 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 35 a aproximadamente 50 °C.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema de acondicionamiento de aire comercial, en donde el sistema de acondicionamiento de aire comercial puede ser un enfriador que se usa para suministrar agua fría (y dicha agua tiene una temperatura, por ejemplo, de aproximadamente 7 °C) a grandes edificios tales como oficinas y hospitales, etc. Dependiendo de la aplicación, el sistema enfriador puede funcionar durante todo el año. El sistema enfriador puede estar refrigerado por aire o por agua. El enfriador refrigerado por aire tiene usualmente un evaporador de placa, tubo dentro de tubo o carcasa y tubo para suministrar el agua fría, un compresor alternativo o de espiral, un condensador de placa de aletas con tubo redondo, de tubo con aletas o microcanales para intercambiar el calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. El sistema refrigerado por agua tiene normalmente un evaporador de carcasa y tubo para suministrar el agua fría, un compresor alternativo, de espiral, de tornillo o centrífugo, un condensador de carcasa y tubo para intercambiar el calor con el agua de la torre o lago de refrigeración, el mar y otros recursos naturales, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua, en donde el sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua se usa para suministrar agua caliente (y dicha agua tiene una temperatura, por ejemplo, de aproximadamente 50 °C o aproximadamente 55 °C) a edificios para la calefacción de suelos o aplicaciones similares en invierno. El sistema hidrónico tiene normalmente una placa de aletas con tubo redondo, un evaporador de tubo con aletas o microcanales para intercambiar calor con el aire ambiente, un compresor alternativo, de espiral o rotativo, un condensador de placa, de tubo dentro de tubo o carcasa y tubo para calentar el agua, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, o de -30 a aproximadamente 5 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 °C.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema de refrigeración a temperatura media, en donde el sistema de refrigeración a temperatura media se usa preferiblemente para enfriar alimentos o bebidas, tal como en un refrigerador o un refrigerador de botellas. El sistema tiene usualmente un evaporador aire-refrigerante para enfriar el alimento o la bebida, un compresor alternativo, de espiral o de tornillo o rotativo, un condensador aire-refrigerante para intercambiar calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente -12 a aproximadamente 0 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C, o de aproximadamente 20 a aproximadamente 70 °C.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona para el uso en un sistema de refrigeración a temperatura baja, en donde dicho sistema de refrigeración a temperatura baja se usa preferiblemente en un congelador o una máquina de helados. El sistema tiene usualmente un evaporador airerefrigerante para enfriar el alimento o la bebida, un compresor alternativo, de espiral o rotativo, un condensador airerefrigerante para intercambiar calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente -40 a aproximadamente -12 °C. La temperatura de condensación está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C, o de aproximadamente 20 a aproximadamente 70 °C.
La presente invención proporciona por lo tanto el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante comprende al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos, y dicha mezcla consiste en:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF<3>I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; en un enfriador.
La presente invención proporciona por lo tanto el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y del 10 al 60% en peso de un lubricante de éster de poliol (POE) en un enfriador.
También se describe el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, en un enfriador.
Para los fines de esta invención, la composición de transferencia de calor como se ha expuesto anteriormente se proporciona para el uso en un enfriador con una temperatura de evaporación en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C y una temperatura de condensación en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C. El enfriador se proporciona para el uso en el acondicionamiento de aire o la refrigeración, preferiblemente para la refrigeración. El enfriador es preferiblemente un enfriador de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador de expansión directa enfriado por aire o enfriado por agua, que es modular o empaquetado individualmente de manera convencional.
La presente invención proporciona por lo tanto el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; en un acondicionamiento de aire estacionario, en particular un acondicionamiento de aire residencial, un acondicionamiento de aire industrial o un acondicionamiento de aire comercial.
La presente invención proporciona por lo tanto el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 97% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y del 10 al 60% en peso de un lubricante de éster de poliol (POE) en un acondicionamiento de aire estacionario, en particular un acondicionamiento de aire residencial, un acondicionamiento de aire industrial o un acondicionamiento de aire comercial.
También se describe el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, en un acondicionamiento de aire estacionario, en particular un acondicionamiento de aire residencial, un acondicionamiento de aire industrial o un acondicionamiento de aire comercial.
También se describe el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; en una refrigeración comercial, en particular en un refrigerador comercial, un congelador comercial, una máquina de hielo o una máquina expendedora.
También se describe el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y del 10 al 60% en peso de un lubricante de éster de poliol (POE) en una refrigeración comercial, en particular en un refrigerador comercial, un congelador comercial, una máquina de hielo o una máquina expendedora.
También se describe el uso de una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla; y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, en un refrigeración comercial, en particular en un refrigerador comercial, un congelador comercial, una máquina de hielo o una máquina expendedora.
La composición de transferencia de calor descrita en la presente memoria se proporciona como un sustituto de bajo potencial de calentamiento global (PCG) para el refrigerante R-410A. Por lo tanto, la composición de transferencia de calor puede usarse en un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A, sin requerir una modificación técnica sustancial del sistema existente, en particular sin la modificación del condensador, el evaporador y/o la válvula de expansión.
También se describe un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A o que es adecuado para el uso con el refrigerante R-410A, y dicho método comprende sustituir al menos una porción del refrigerante R-410A existente con una composición de transferencia de calor de un refrigerante de la presente invención, como se establece en las reivindicaciones.
Alternativamente, la composición de transferencia de calor puede usarse en un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A, en donde el sistema se modifica para el refrigerante de la invención.
Alternativamente, la composición de transferencia de calor puede usarse en un sistema de transferencia de calor que es adecuado para el uso con el refrigerante R-410A.
Se apreciará que cuando la composición de transferencia de calor se usa como un sustituto de bajo potencial de calentamiento global para R-410A o se usa en un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A o se usa en un sistema de transferencia de calor que es adecuado para el uso con el refrigerante R-410A, la composición de transferencia de calor puede consistir esencialmente en el refrigerante de la invención. Alternativamente, la invención abarca el uso del refrigerante de la invención como un sustituto de bajo potencial de calentamiento global para R-410A, o se usa en un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A, o se usa en un sistema de transferencia de calor que es adecuado para el uso con el refrigerante R-410A como se describe en la presente memoria.
El experto en la técnica apreciará que cuando la composición de transferencia de calor se proporciona para el uso en un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente como se ha descrito anteriormente, como se ha expuesto anteriormente, el método comprende retirar al menos una parte del refrigerante R-410A existente del sistema. Preferiblemente, el método comprende retirar al menos aproximadamente el 5%, aproximadamente el 10%, aproximadamente el 25%, aproximadamente el 50% o aproximadamente el 75% en peso del R-410A del sistema y sustituirlo con la composición de transferencia de calor de la invención.
Las composiciones de transferencia de calor de la invención pueden emplearse en sistemas que se usan o son adecuados para el uso con el refrigerante R-410A, tales como sistemas de transferencia de calor existentes, nuevos o de diseño reciente.
Las composiciones de la presente invención exhiben muchas de las características deseables de R-410A, pero tienen un PCG que es sustancialmente menor que el de R-410A, mientras que al mismo tiempo tienen características operativas, es decir, capacidad y/o eficiencia (COP) que son sustancialmente similares o sustancialmente coincidentes, y preferiblemente son tan altas o mayores que las del R-410A. Esto permite que las composiciones reivindicadas sustituyan al R-410A en los sistemas de transferencia de calor existentes sin requerir ninguna modificación significativa del sistema, por ejemplo, del condensador, el evaporador y/o la válvula de expansión. Por lo tanto, la composición puede usarse como sustitución directa en la readaptación de sistemas de intercambio de calor que se han usado o son adecuados para el uso con R-410A.
La composición de la invención presenta preferiblemente, por tanto, características operativas en comparación con R-410A en donde:
- la eficiencia (COP) de la composición es del 95 al 105% de la eficiencia de R-410A; y/o
- la capacidad es del 95 al 105% de la capacidad de R-410A.
en los sistemas de transferencia de calor, en donde las composiciones de la invención deben sustituir al refrigerante R-410A.
Preferiblemente, la composición de la invención presenta preferiblemente características operativas en comparación con R-410Aen donde:
- la eficiencia (COP) de la composición es del 100 al 105% de la eficiencia de R-410A; y/o
- la capacidad es del 98 al 105% de la capacidad de R-410A.
en los sistemas de transferencia de calor, en donde las composiciones de la invención deben sustituir al refrigerante R-410A.
El término "COP" es una medida de la eficiencia energética y significa la relación de capacidad de refrigeración o enfriamiento respecto del requisito de energía del sistema de refrigeración, es decir, la energía para hacer funcionar el compresor, los ventiladores, etc. El COP es la salida útil del sistema de refrigeración, en este caso la capacidad de refrigeración o la cantidad de enfriamiento que se proporciona, dividido por la energía que se necesita para obtener esta salida. Esencialmente, es una medida de la eficiencia del sistema.
El término "capacidad" es la cantidad de enfriamiento proporcionada, en BTU/h, por el refrigerante del sistema de refrigeración. Se determina experimentalmente multiplicando el cambio en la entalpía, en BTU/lb, del refrigerante a medida que pasa a través del evaporador por el caudal másico del refrigerante. La entalpía puede determinarse a partir de la medición de la presión y la temperatura del refrigerante. La capacidad del sistema de refrigeración se refiere a la capacidad de mantener un área a enfriar a una temperatura específica.
La expresión "caudal másico" es la cantidad "en libras" de refrigerante que pasa a través de un conducto de un tamaño concreto en una cantidad de tiempo concreta.
Para mantener la fiabilidad del sistema de transferencia de calor, se prefiere que la composición de la invención exhiba además las siguientes características en comparación con R-410A:
- la temperatura de descarga es como máximo 10 °C mayor que la de R-410A; y/o
- la relación de presión del compresor es del 95 al 105% de la relación de presión del compresor con R-410A en los sistemas de transferencia de calor, en donde las composiciones de la invención deben sustituir al refrigerante R-410A.
Se apreciará que R-410A es una composición similar a un azeótropo. Por lo tanto, para que las composiciones reivindicadas coincidan bien con las características operativas de R-410A, las composiciones reivindicadas muestran deseablemente un bajo nivel de deslizamiento. Por lo tanto, las composiciones de la invención reivindicada pueden proporcionar un deslizamiento en el evaporador de menos de 2 °C, preferiblemente menos de 1,5 °C.
Las composiciones de transferencia de calor existentes usadas con R-410A son preferiblemente sistemas de transferencia de calor de acondicionamiento de aire que incluyen sistemas de acondicionamiento de aire tanto portátiles como estacionarios. Por lo tanto, cada una de las composiciones de transferencia de calor como se describen en la presente memoria se pueden usar para sustituir el R-410A en uno cualquiera de:
un sistema de acondicionamiento de aire que comprende un sistema de acondicionamiento de aire portátil, en particular un sistema de acondicionamiento de aire de un automóvil,
una bomba de calor portátil, en particular una bomba de calor de un vehículo eléctrico;
un enfriador, en particular un enfriador de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador de expansión directa enfriado por aire o enfriado por agua, que es modular o empaquetado individualmente de manera convencional, un sistema de acondicionamiento de aire residencial, en particular un sistema de acondicionamiento de aire dividido con conductos o un sistema de acondicionamiento de aire dividido sin conductos,
una bomba de calor residencial,
un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua,
un sistema de acondicionamiento de aire industrial y
un sistema de acondicionamiento de aire comercial, en particular una unidad de techo empaquetada y un sistema de flujo de refrigerante variable (VRF);
un sistema de bomba de calor comercial con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
La composición de la invención se proporciona alternativamente para sustituir R-410A en los sistemas de refrigeración. Por lo tanto, cada una de las composiciones de transferencia de calor tal como se describen en la presente memoria se pueden usar para sustituir R-410A en uno cualquiera de:
- un sistema de refrigeración a temperatura baja,
- un sistema de refrigeración a temperatura media,
- un refrigerador comercial,
- un congelador comercial,
- una máquina de hielo,
- una máquina expendedora,
- un sistema de refrigeración de transporte,
- un congelador doméstico,
- un refrigerador doméstico,
- un congelador industrial,
- un refrigerador industrial y
- un enfriador.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un sistema de acondicionamiento de aire residencial (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular aproximadamente 7 °C para enfriar y/o en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C o -30 °C a aproximadamente 5 °C, en particular aproximadamente 0,5 °C para calentar). Alternativa o adicionalmente, cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un sistema de acondicionamiento de aire residencial con un compresor alternativo, rotativo (con pistón rodante o paletas rotatorias) o de espiral. Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un enfriador refrigerado por aire (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular aproximadamente 4,5 °C), en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor alternativo de espiral.
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, o de aproximadamente -30 a aproximadamente 5 °C, en particular de aproximadamente 0,5 °C).
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un sistema de refrigeración a temperatura media (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -12 a aproximadamente 0 °C, en particular aproximadamente -8 °C).
Cada una de las composiciones de transferencia de calor descritas en la presente memoria se proporciona en particular para sustituir R-410A en un sistema de refrigeración a temperatura baja (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -40 a aproximadamente -12 °C, en particular aproximadamente -32 °C).
También se describe un método de readaptación de un sistema de transferencia de calor existente diseñado para contener o que contiene el refrigerante R-410A o que es adecuado para el uso con el refrigerante R-410A, y dicho método comprende sustituir al menos una porción del refrigerante R-410A existente con una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante, y dicho refrigerante consiste esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos, y dicha mezcla consiste en:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla, y opcionalmente una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor.
La invención proporciona además un sistema de transferencia de calor que comprende un compresor, un condensador y un evaporador en comunicación fluida, y una composición de transferencia de calor en dicho sistema, y dicha composición de transferencia de calor comprende un refrigerante según uno cualquiera de los refrigerantes descritos en la presente memoria, pero preferiblemente los refrigerantes que consisten esencialmente en al menos aproximadamente el 99,5% en peso de cuatro compuestos:
aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32),
aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125),
aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y
aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf),
en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla, y una composición estabilizante que comprende farneseno, fosfito de difenilo y/o BHT, en donde el farneseno se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, el fosfito de difenilo se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, y el BHT se proporciona en una cantidad de aproximadamente el 0,001% en peso a aproximadamente el 5% en peso basado en el peso de la composición de transferencia de calor, y del 10 al 60% en peso de un lubricante de éster de poliol (POE),
y dicho condensador tiene una temperatura de funcionamiento de 20 °C a 70 °C, y dicho evaporador tiene una temperatura de funcionamiento de -40 °C a 10 °C.
El sistema de transferencia de calor es preferiblemente un sistema de acondicionamiento de aire tal como un sistema de acondicionamiento de aire portátil, en particular un sistema de acondicionamiento de aire de automóvil, una bomba de calor portátil, en particular una bomba de calor de vehículo eléctrico, un enfriador, en particular un enfriador de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador de expansión directa enfriado por aire o enfriado por agua, que puede ser modular o empaquetado individualmente de manera convencional, un sistema de acondicionamiento de aire residencial, en particular un sistema de acondicionamiento de aire dividido con conductos y un sistema de acondicionamiento de aire dividido sin conductos, una bomba de calor residencial, un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua, un sistema de acondicionamiento de aire industrial, un sistema de acondicionamiento de aire comercial, en particular un sistema de techo empaquetado y un sistema de flujo de refrigerante variable (VRF) y un sistema de bomba de calor comercial con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
En particular, el sistema de transferencia de calor es un sistema de acondicionamiento de aire residencial (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular de aproximadamente 7 °C para enfriar y/o en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C o de aproximadamente -30 a aproximadamente 5 °C, en particular de aproximadamente 0,5 °C para calentar).
En particular, el sistema de transferencia de calor es un enfriador refrigerado por aire (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, en particular aproximadamente 4,5 °C), en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor de desplazamiento positivo, más en particular un enfriador refrigerado por aire con un compresor de desplazamiento alternativo o de espiral.
En particular, el sistema de transferencia de calor es un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C o de aproximadamente -30 a aproximadamente 5 °C, en particular de aproximadamente 0,5 °C).
El sistema de transferencia de calor puede ser un sistema de refrigeración, tal como un sistema de refrigeración a temperatura baja, un sistema de refrigeración a temperatura media, un refrigerador comercial, un congelador comercial, una máquina de hielo, una máquina expendedora, un sistema de refrigeración de transporte, un congelador doméstico, un refrigerador doméstico, un congelador industrial, un refrigerador industrial y un enfriador.
En particular, el sistema de transferencia de calor es un sistema de refrigeración a temperatura media (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -12 a aproximadamente 0 °C, en particular aproximadamente -8 °C).
En particular, el sistema de transferencia de calor es un sistema de refrigeración a temperatura baja (con una temperatura del evaporador en el intervalo de aproximadamente -40 a aproximadamente -12 °C, en particular aproximadamente -23 °C).
La capacidad de las composiciones refrigerantes de esta invención para adaptarse a las condiciones de funcionamiento de R-410A se ilustra mediante los siguientes ejemplos no limitantes:
Ejemplos
Se evaluaron las siguientes composiciones refrigerantes para determinar su rendimiento en varios sistemas de refrigeración.
Se prepararon los refrigerantes produciendo una mezcla de HFC-32, HFC-125, CF<3>I y HFO-1234yf en las cantidades indicadas en la tabla 1 a continuación.
Cada composición se sometió a análisis termodinámico para determinar su capacidad de igualar las características operativas de R-410A en varios sistemas de refrigeración. El análisis se realizó mediante el uso de datos experimentales recogidos para las propiedades de los pares binarios. El comportamiento en el equilibrio vapor-líquido de CF<3>I se estudió en una serie de pares binarios con HFC-32, HFC-125 y HFO-1234yf. La composición se varió del 0% al 100% para cada par binario en la evaluación experimental. Los parámetros de mezcla para cada par binario se sometieron a regresión para los datos obtenidos experimentalmente y los parámetros también se incorporaron en la base de datos de propiedades de transporte y termodinámica de fluidos de referencia del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (NIST) (Refprop 9.1 NIST Std Database, 2013). Los parámetros de mezcla estándar ya disponibles en el Refprop 9.1 se usaron para otros pares binarios. Las suposiciones utilizadas para realizar el análisis son las siguientes: el mismo desplazamiento del compresor para todos los refrigerantes, las mismas condiciones de funcionamiento para todos los refrigerantes, el mismo compresor isentrópico y eficiencia volumétrica para todos los refrigerantes.
Tabla 1: Refrigerantes evaluados para los ejemplos de rendimiento
Tabla 2: Propiedades de los refrigerantes 1 a 4
Ejemplo 1. Sistema de acondicionamiento de aire residencial (refrigeración)
Descripción:
Los sistemas de acondicionamiento de aire residenciales se usan para suministrar aire frío (aproximadamente 12 °C) a los edificios en verano. Los tipos de sistema típicos son sistemas de acondicionamiento de aire de ventana, mini-divididos y divididos. El sistema tiene normalmente un evaporador aire-refrigerante (serpentín interior), un compresor, un condensador aire-refrigerante (serpentín exterior) y una válvula de expansión. El evaporador y el condensador son normalmente un intercambiador de calor de placa de aletas con tubo redondo o un intercambiador de calor de microcanales. El compresor es normalmente un compresor alternativo o rotativo (de pistón rodante o de espiral). La válvula de expansión es normalmente una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 46 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 35 °C
2. Subenfriamiento en el condensador = 5,5 °C
3. Temperatura de evaporación = 7 °C, temperatura ambiente interior correspondiente = 26,7 °C
4. Sobrecalentamiento en el evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 70%
<6>. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 5,5 °C
Tabla 3. Rendimiento en un sistema de acondicionamiento de aire residencial (refrigeración)
^ La Tabla 3 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema de acondicionamiento de aire residencial en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 95% o mayor (considerando una incertidumbre de ±2%) y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 99% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un aumento de la temperatura de descarga dentro de 10 °C en comparación con R-410A. Esto indica una buena fiabilidad del compresor, y no hay riesgo de descomposición del aceite ni de avería del motor.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema.
Ejemplo 2. Sistema de bomba de calor residencial (calefacción)
Descripción:
Los sistemas de bomba de calor residencial se usan para suministrar aire caliente (aproximadamente 21 °C) a los edificios en invierno. Normalmente es el mismo sistema que el sistema de acondicionamiento de aire residencial, sin embargo, cuando el sistema está en el modo de bomba de calor, el flujo de refrigerante se invierte y el serpentín interior se convierte en condensador y el serpentín exterior se convierte en evaporador. Los tipos de sistema típicos son el sistema de bomba de calor dividida y mini-dividida. El evaporador y el condensador son normalmente un intercambiador de calor de placa de aletas con tubo redondo o un intercambiador de calor de microcanales. El compresor es normalmente un compresor alternativo o rotativo (de pistón rodante o de espiral). La válvula de expansión es normalmente una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 35 a aproximadamente 50 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 41 °C, temperatura ambiente interior correspondiente = 21,1 °C
2. Subenfriamiento del condensador = 5,5 °C
3. Temperatura de evaporación = 0,5 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 8,3 °C
4. Sobrecalentamiento del evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 70%
6. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 5,5 °C
Tabla 4. Rendimiento en el sistema de bomba de calor residencial (calefacción)
^ La Tabla 4 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema de bomba de calor residencial en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 95% (considerando una incertidumbre de ±2%) y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 99% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un aumento de la temperatura de descarga dentro de 10 °C en comparación con R-410A. Esto indica una buena fiabilidad del compresor, y no hay riesgo de descomposición del aceite ni de avería del motor.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema.
Ejemplo 3. Sistema de acondicionamiento de aire comercial: Enfriador
Descripción:
Los sistemas de acondicionamiento de aire comerciales (enfriadores) se usan para suministrar agua fría (aproximadamente 7 °C) a grandes edificios tales como oficinas, hospitales, etc. Dependiendo de la aplicación, el sistema enfriador puede funcionar durante todo el año. El sistema enfriador puede refrigerarse por aire o por agua. El enfriador refrigerado por aire tiene normalmente un evaporador de placa o de carcasa y tubo para suministrar agua fría, un compresor alternativo o de espiral, un condensador de placa de aletas con tubo redondo o microcanales para intercambiar calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. El sistema refrigerado por agua tiene normalmente un evaporador de carcasa y tubo para suministrar agua fría, un compresor alternativo o de espiral, un condensador de carcasa y tubo para intercambiar calor con agua de la torre o lago de refrigeración, el mar y otros recursos naturales, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente 0 a aproximadamente 10 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 46 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 35 °C
2. Subenfriamiento del condensador = 5,5 °C
3. Temperatura de evaporación = 4,5 °C, temperatura correspondiente del agua de salida enfriada = 7 °C
4. Sobrecalentamiento del evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 70%
6. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 2 °C
Tabla 5. Rendimiento en el sistema de acondicionamiento de aire comercial: enfriador refrigerado por aire
^ La Tabla 5 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema enfriador comercial refrigerado por aire en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 95% o mayor (considerando una incertidumbre de ±2%) y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 99% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un aumento de la temperatura de descarga dentro de 10 °C en comparación con R-410A. Esto indica una buena fiabilidad del compresor, y no hay riesgo de descomposición del aceite ni de avería del motor.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema.
Ejemplo 4. Sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua
Descripción:
Los sistemas hidrónicos/bombas de calor residenciales aire-agua se usan para suministrar agua caliente (aproximadamente 50 °C) a edificios para la calefacción de suelos o aplicaciones similares en invierno. El sistema hidrónico tiene normalmente un evaporador de placa de aletas con tubo redondo o microcanales para intercambiar calor con el aire ambiente, un compresor alternativo o rotativo, un condensador de placa para calentar el agua, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente -20 a aproximadamente 3 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 60 °C, temperatura del agua saliente interior correspondiente = 50 °C
2. Subenfriamiento del condensador = 5,5 °C
3. Temperatura de evaporación = 0,5 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 8,3 °C
4. Sobrecalentamiento del evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 70%
6. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 2 °C
Tabla 6. Rendimiento en un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua
^ La Tabla 6 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 95% o mayor y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 98%-99% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un aumento de la temperatura de descarga cercano a 10 °C en comparación con R-410A. Esto indica una buena fiabilidad del compresor, y no hay riesgo de descomposición del aceite ni de avería del motor.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema.
Ejemplo 5. Sistema de refrigeración a temperatura media
Descripción:
Los sistemas de refrigeración a temperatura media se usan para enfriar alimentos o bebidas, tales como en un refrigerador y un refrigerador de botellas. El sistema tiene normalmente un evaporador aire-refrigerante para enfriar el alimento o bebida, un compresor alternativo o rotativo, un condensador aire-refrigerante para intercambiar calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente -12 a aproximadamente 0 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 45 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 35 °C
2. Subenfriamiento del condensador = 5,5 °C
3. Temperatura de evaporación = -8 °C, temperatura de la caja correspondiente = 1,7 °C
4. Sobrecalentamiento del evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 65%
6. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 10 °C
Tabla 7. Rendimiento en un sistema de refrigeración a temperatura media
^ La Tabla 7 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema de refrigeración a temperatura media en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 95% o mayor y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 98%-99% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un aumento de la temperatura de descarga cercano a 10 °C en comparación con R-410A. Esto indica una buena fiabilidad del compresor, y no hay riesgo de descomposición del aceite ni de avería del motor.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema.
Ejemplo 6. Sistema de refrigeración a temperatura baja
Descripción:
Los sistemas de refrigeración a temperatura baja se usan para congelar alimentos, tal como en una máquina de helados y un congelador. El sistema tiene normalmente un evaporador aire-refrigerante para enfriar el alimento o la bebida, un compresor alternativo o rotativo, un condensador aire-refrigerante para intercambiar calor con el aire ambiente, y una válvula de expansión térmica o electrónica. La temperatura de evaporación del refrigerante está en el intervalo de aproximadamente -40 a aproximadamente -12 °C, mientras que la temperatura de condensación está en el intervalo de aproximadamente 40 a aproximadamente 70 °C.
Condiciones de funcionamiento:
1. Temperatura de condensación = 55 °C, temperatura ambiente exterior correspondiente = 35 °C
2. Subenfriamiento del condensador = 5 °C
3. Temperatura de evaporación = -23 °C, temperatura de la caja correspondiente = 1,7 °C
4. Sobrecalentamiento del evaporador = 5,5 °C
5. Eficiencia isentrópica = 60%
6. Eficiencia volumétrica = 100%
7. Aumento de temperatura en la línea de succión = 1 °C
Tabla 8. Rendimiento en un sistema de refrigeración a temperatura baja
^ La Tabla 8 muestra el rendimiento termodinámico de un sistema de refrigeración a temperatura baja en comparación con el sistema con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una capacidad del 98% o mayor, y una eficiencia coincidente en comparación con R-410A. Esto indica que el rendimiento del sistema es similar a cuando se utiliza R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran una relación de presión del 97%-98% en comparación con R-410A. Esto indica que las eficiencias del compresor son similares a cuando se utiliza R-410A, y no se necesitan cambios en el compresor con R-410A.
^ Las composiciones 1 a 4 muestran un deslizamiento en el evaporador menor de 2 °C. Esto indica que el deslizamiento en el evaporador no afecta al rendimiento del sistema
Ejemplo 7. Estabilizantes para el ejemplo de estabilidad térmica del refrigerante/lubricante
Descripción:
El uso de aditivos, tales como estabilizantes, asegura que la composición del refrigerante (y el lubricante) no cambie realmente a lo largo del funcionamiento normal del equipo de transferencia de calor en el que se carga. Los refrigerantes y lubricantes se prueban típicamente con la norma ASHRAE 97: "Método en tubo de vidrio sellado para probar la estabilidad química de los materiales para el uso en sistemas refrigerantes" para simular un envejecimiento acelerado. Después de la prueba, se usa el nivel de haluros para juzgar la estabilidad del refrigerante y el índice de acidez total (TAN) se usa para juzgar la estabilidad del lubricante. Además, el lubricante debe ser transparente e incoloro, los metales deben ser brillantes (sin cambios) y no debe haber sólidos.
Se llevó a cabo el siguiente experimento para mostrar el efecto de la adición de un estabilizante sobre una composición refrigerante/lubricante.
Condiciones de ensayo en tubos sellados:
1. Los tubos sellados contenían un 50% de refrigerante y un 50% de lubricante en peso
2. El refrigerante fue como se expone en la Tabla 9 a continuación
3. El lubricante fue un POE según la norma ISO 68
4. El refrigerante y el lubricante se desgasificaron
5. El refrigerante contenía <10 ppm de humedad
6. El lubricante contenía <30 ppm de humedad
7. Los tubos sellados contenían láminas de acero, cobre y aluminio
8. Los tubos sellados se colocaron en un horno a 175 °C durante 14 días
Tabla 9: Composición del refrigerante
Tabla 10. Resumen del resultado deseado del experimento
El objetivo del experimento fue obtener los siguientes resultados:
Tabla 11. Análisis del refrigerante y el lubricante después de la prueba en tubos sellados
• La Tabla 11 muestra los resultados de la prueba del refrigerante y el lubricante después de la prueba en tubos sellados a 175 °C durante 14 días.
• L a composición 1 muestra que no se cumplieron las condiciones de estabilidad térmica sin presencia de estabilizantes.
• La composición 2 muestra que con el 1,5% en peso de farneseno y de fosfito de difenilo se cumplieron todas las condiciones del ensayo. Esto indica que esta combinación de refrigerante, lubricante y estabilizantes tienen una estabilidad térmica similar a otros refrigerantes comerciales, tales como R-410A.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a las realizaciones preferidas, los expertos en la técnica entenderán que pueden realizarse diversos cambios, y sustituirse elementos equivalentes de la misma sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones a las enseñanzas de la invención para adaptarse a una situación o material particular sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no esté limitada a las realizaciones particulares descritas, sino que la invención incluirá todas las realizaciones que se hallen dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un refrigerante que consiste esencialmente en al menos el 99,5% en peso de una mezcla de cuatro compuestos: aproximadamente el 47% en peso de difluorometano (HFC-32), aproximadamente el 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125), aproximadamente el 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y aproximadamente el 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla, aproximadamente significa /-0,5% en peso y la relación en peso de (HFC-32 HFO-1234yf):(CF3I HFC-125) es de más de 1:1 a menos de 1,2:1.
2. El refrigerante de la reivindicación 1, en donde dicha mezcla consiste en: 47% en peso de difluorometano (HFC-32), 12% en peso de pentafluoroetano (HFC-125), 35% en peso de trifluoroyodometano (CF3I) y 6% en peso de 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO-1234yf), en donde los porcentajes se basan en el peso total de los cuatro compuestos de la mezcla.
3. El refrigerante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la relación en peso de HFC-32:HFC-125 es de más de 3,5:1 a 4:1.
4. El refrigerante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la relación en peso de HFC-32:HFC-125 es de 3,8:1 a aproximadamente 3,9:1,1.
5. Una composición de transferencia de calor que comprende un refrigerante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
6. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 5, que comprende además un compuesto estabilizante de fenol.
7. Una composición de transferencia de calor según la reivindicación 6, en donde dicho estabilizante de fenol comprende BHT en una cantidad del 0,001% en peso al 5% en peso de la composición de transferencia de calor.
8. La composición de transferencia de calor según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende además un lubricante seleccionado de ésteres de poliol (POE), aceite mineral, alquilbencenos (AB) y poli(éteres vinílicos) (PVE).
9. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 8, en donde el lubricante es un éster de poliol (POE).
10. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 8, en donde el lubricante es un poli(éter vinílico) (PVE).
11. Un método de enfriamiento en un sistema de transferencia de calor que comprende un evaporador, un condensador y un compresor, y el proceso comprende las etapas de i) condensar una composición de transferencia de calor según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10 y ii) evaporar la composición cerca del cuerpo o artículo a enfriar; en donde la temperatura del evaporador del sistema de transferencia de calor está en el intervalo de aproximadamente -40 °C a aproximadamente 10 °C, en donde aproximadamente significa /-5 °C, preferiblemente /-2 °C y más preferiblemente /-1 °C, lo más preferiblemente /-0,5 °C.
12. El método según la reivindicación 11, en donde el sistema de transferencia de calor es un sistema de acondicionamiento de aire.
13. El método de la reivindicación 12, en donde el sistema de transferencia de calor es un sistema de acondicionamiento de aire seleccionado del grupo que consiste en un sistema de acondicionamiento de aire portátil, un enfriador, un sistema de acondicionamiento de aire residencial, una bomba de calor residencial, un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua, un sistema de acondicionamiento de aire industrial, un sistema de acondicionamiento de aire comercial y un sistema de bomba de calor comercial con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
14. El uso de un refrigerante como se definió en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como sustituto del refrigerante R-410A, preferiblemente como sustituto del refrigerante R-410A en el acondicionamiento de aire, más preferiblemente un acondicionamiento de aire portátil, un enfriador, un acondicionamiento de aire residencial, una bomba de calor residencial, un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua, un acondicionamiento de aire industrial, un acondicionamiento de aire comercial y un sistema de bomba de calor comercial con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
15. Un sistema de transferencia de calor que comprende un compresor, un condensador y un evaporador en comunicación fluida, y una composición de transferencia de calor según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10 en dicho sistema, y dicho condensador tiene una temperatura de funcionamiento de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 70 °C, y dicho evaporador tiene una temperatura de funcionamiento de aproximadamente -40 °C a aproximadamente 10 °C, en donde aproximadamente significa /-5 °C, preferiblemente /-2 °C y más preferiblemente /-1 °C, lo más preferiblemente /-0,5 °C, preferiblemente en donde el sistema de transferencia de calor es un sistema de acondicionamiento de aire, más preferiblemente en donde el sistema de transferencia de calor es un sistema de acondicionamiento de aire seleccionado del grupo que consiste en un sistema de acondicionamiento de aire portátil, un enfriador, un sistema de acondicionamiento de aire residencial, una bomba de calor residencial, un sistema hidrónico/bomba de calor residencial aire-agua, un sistema de acondicionamiento de aire industrial, un sistema de acondicionamiento de aire comercial y un sistema de bomba de calor comercial con fuente de aire, fuente de agua o fuente terrestre.
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