MX2011011802A - Composiciones y metodos de transferencia termica. - Google Patents

Composiciones y metodos de transferencia termica.

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Abstract

Composiciones, métodos y sistemas que comprenden o utilizan una mezcla de componentes múltiples que comprenden: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-125; (c) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a; y opcionalmente (e) hasta alrededor de 10% en peso de CF3I y hasta alrededor de 5%- en peso de HFCO-1233ze, con el por ciento en peso que se basa en el total de los componentes (a)-(e) en la composición.

Description

COMPOSICIONES Y MÉTODOS DE TRANSFERENCIA TÉRMICA SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud se relaciona con y reclama los beneficios de prioridad de cada una de las Solicitudes Provisionales Estadounidense Nos. de Series 61/176,773, presentada el 8 de mayo de 2009, 61/240,786, presentada el 9 de septiembre de 2009, 61/247,816, presentada el 1 de octubre de 2009, 61/329,955, presentada el 30 de abril de 2010, y la Solicitud Estadounidense 12/511,954, presentada el 29 de julio de 2009, cada una de las cuales se incorpora en su totalidad en la presente para referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a composiciones, métodos y sistemas que tienen particularmente utilidad en aplicaciones de refrigeración de baja temperatura, y en particular aspectos para composiciones refrigerantes para el reemplazo del refrigerante HFC-404A por aplicaciones de calentamiento y enfriamiento y para adaptar sistemas refrigerantes de baja temperatura, que incluyen sistemas diseñados para su uso con HFC-404A.
ANTECEDENTES Los sistemas de refrigeración mecánicos, y los dispositivos de transferencia de calor relacionados tales como bombas de calor y acondicionadores de aire, que utilizan líquidos ref igerantes son bien conocidos en la técnica para usos industriales, comerciales y domésticos. Los fluidos a base de fluorocarburo han encontrado uso amplio en muchas aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, incluyendo como fluido de trabajo en sistemas tales como aire acondicionado, bomba de calor y sistemas de refrigeración. Debido a ciertos problemas ambientales sospechosos, que incluyen los potenciales de calentamiento globales relativamente altos asociados con el uso de algunas de las composiciones que se han utilizado previamente en estas aplicaciones, esto se ha vuelto cada vez más deseable para utilizar fluidos que tienen bajo o incluso una nula reducción de ozono y posibilidades de calentamiento global, tales como hidrofluorocarburos ("los HFC " ) . Por ejemplo, varios gobiernos han firmado el Protocolo de Kyoto para proteger el ambiente global y establecer una reducción de emisiones de C02 (calentamiento global). De este modo, existe una necesidad para una alternativa no tóxica, baja o no inflamable, para reemplazar ciertos de los HFC del calentamiento global elevado.
Un tipo importante de sistema de refrigeración se conoce como un "sistema de refrigeración de baja temperatura" . Tales sistemas son particularmente importantes para las industrias de fabricación, distribución y venta al por menor de alimentos en la que juegan un papel vital en asegurar que los alimentos que llegan a los consumidores son tanto frescos como aptos para comer. En tales sistemas de refrigeración de baja temperatura, un líquido refrigerante comúnmente utilizado ha sido HFC-404A (la combinación de HFC-125; HFC-143a : HFC134a en una relación en peso aproximada de 44:52:4 se hace referencia en la técnica como HFC-404A o R-404A) . El R-404A tiene un estimado de Potencial de Calentamiento Global (G P) elevado de 3922.
Aquí ha habido de este modo una necesidad incrementada para compuestos de fluorocarburo e hidrofluorocarburo nuevo y composiciones que sean alternativas atractivas para las composiciones previamente utilizadas en estas y otras aplicaciones. Por ejemplo, se ha vuelto deseable acondicionar sistemas de refrigeración que contienen cloro al reemplazar los refrigerantes que contienen cloro con compuestos refrigerantes que no contienen cloro que no reducirán la capa de ozono, tales como hidrofluorocarburos (los HFC) . La industria en general y la industria de transferencia de calor en particular están buscando continuamente mezclas basadas en nuevos fluorocarburos que ofrecen alternativas para, y se consideran sustitutos ambientalmente seguros para, los CFC y los HCFC . Se considera generalmente importante, sin embargo, al menos con respecto a los fluidos de transferencia de calor, que cualquier sustituto potencial debe también poseer aquellas propiedades presentes en muchos de los fluidos más ampliamente utilizados, tales como propiedades de transferencia de calor excelentes, estabilidad química, baja o ninguna toxicidad, no flamabilidad y/o compatibilidad de lubricante, entre otros.
Con respecto a la eficiencia en uso, es importante notar que una pérdida en el rendimiento termodinámico de refrigerante o eficiencia de energía puede tener impactos ambientales secundarios a través del uso de combustible fósil incrementado que surge de una demanda incrementada para energía eléctrica.
Además, generalmente se considera deseable para sustitutos de refrigerante de CFC sean efectivos sin cambios de ingeniería importantes para tecnología de compresión de vapor convencional actualmente utilizada con refrigerantes de CFC.
. La flamabilidad es otra propiedad importante para muchas aplicaciones. Es decir, se considera ya sea importante o esencial en muchas aplicaciones, incluyendo particularmente en aplicaciones de transferencia de calor, para usar composiciones que no son flamables. De este modo, esto es frecuentemente benéfico para utilizar en tales composiciones, compuestos que no sean inflamables. Como se usa en la presente, el término "no inflamable" se refiere a los compuestos o composiciones que se determinan para no ser inflamables como se determina de acuerdo con AS M estándar E-681, fechada en 2002, que se incorpora a la presente para referencia. Desafortunadamente, muchos de los HFC, que pueden de otra forma ser deseables para utilizarse en composiciones refrigerantes que no sean inflamables. Por ejemplo, el fluoroalcano-difluoroetano HFC-152a) y el fluoroalqueno 1 , 1 , 1-trifluoropropeno (HFO-1243zf) son cada uno inflamable y por lo tanto no viables para su uso en muchas aplicaciones.
Se ha llegado de esta manera a apreciar una necesidad para composiciones, y particularmente composiciones de transferencia de calor, que son altamente ventajosas en sistemas de calentamiento y enfriamiento y métodos, particularmente sistemas de calentamiento y enfriamiento de compresión por vapor, e incluso particularmente sistema de refrigerante de baja temperatura, que incluye sistemas que se utilizan con y/o se han diseñado para su uso con HFC-404A.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Se ha encontrado que la necesidad observada en lo anterior, y otras necesidades, pueden satisfacerse por composiciones, métodos y sistemas que comprenden o utilizan una mezcla multicomponente que comprende: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de difluorometano (HFC-32); (b) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de pentafluoroetano (HFC-125) ; (c) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de 1 , 1 , 1 , 2- tetrafluoroetano (HFC-134a) ; y opcionalmente, (e) hasta alrededor de 10% en peso de CF3I y hasta alrededor de 5% en peso de HFCO-1233ze, con el porcentaje en peso siendo basado en el total de los componentes (a) -(e) en la composición.
En ciertas modalidades preferidas, las composiciones comprenden una mezcla muíticomponente que comprende: (a) de alrededor de 15% a alrededor de 25% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-125; (c) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf, y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a; y opcionalmente (e) hasta alrededor de 5% en peso de CF3I y hasta alrededor de 5% en peso de HFCO-1233ze, con el porcentaje en peso siendo basado en el total de los componentes (a) -(e) en la composición.
La presente invención proporciona también métodos y sistemas que utilizan las composiciones de la presente invención, incluyendo métodos y sistemas para transferencia de calor y para acondicionar sistema de transferencia de calor existente. Ciertos aspectos del método preferido de la presente invención se relacionan con métodos para proporcionar enfriamiento de temperatura relativamente bajo, tal como sistemas de refrigeración de baja temperatura. Otros aspectos del método de la presente invención proporcionan métodos para acondicionar un sistema de refrigeración de baja temperatura existente diseñado para contener y/o que contiene al refrigerante R-404A que comprende introducir una composición de la presente invención en el sistema sin modificación de ingeniería sustancial de los sistemas de refrigeración existentes.
El término HFO-1234ze se utiliza en la presente generalmente para referirse a 1 , 1 , 1 , 3-tetrafluoropropeno , independientemente si se encuentra en la forma cis o trans . Los términos "cisHFO-1234ze" y "transHFO-1234ze" se utilizan en la presente para describir las formas cis y trans de 1 , 1 , 1 , 3-tetrafluoropropeno respectivamente. El término " HFO-1234ze" por lo tanto incluye dentro de su alcance cisHFO-1234ze, transHFO-1234ze, y todas las combinaciones y mezclas de estos.
El término "HFO-1233" se utiliza en la presente para referirse a todos los trifluoro, monocloropropenos . Entre los trifluoro, monocloropropenos se encuentra incluido 1 , 1 , 1 , trifluoro-2 , cloro-propeno (HFCO-1233xf ) , tanto cis como trans-1 , 1 , 1-trifluro-3 , cloropropeno (HFCO-1233zd) . El término HFCO-1233zd se utiliza en la presente en forma genérica para referirse a 1 , 1 , 1-trifluro-3 , cloro-propeno, independientemente de si se encuentra en la forma cis o trans. El término "cisHFCO-1233zd" y " transHFCO-1233zd" se utilizan en la presente para describir las formas cis y trans de 1 , 1 , 1-trifluro, 3-cloropropeno, respectivamente. El término "HFCO-1233zd" por lo tanto incluye dentro de su alcance cisHFCO-1233zd, transHFCO-1233zd, y todas las combinaciones y mezclas de estos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Sistemas de refrigeración de baja temperatura son importantes en muchas aplicaciones, tal como en la industria de fabricación, distribución y venta al por menor de alimentos. Tales sistemas juegan un papel vital en asegurar que los alimentos lleguen a los consumidores tanto frescos como adecuados para comer. En tales sistemas de refrigeración de baja temperatura, uno de los líquidos refrigerantes que se ha utilizado comúnmente ha sido HFC-404A, que tiene un Potencial de Calentamiento Global (GWP) elevado estimado de 3922. Los solicitantes han encontrado que las composiciones de la presente invención satisfacen en una forma excepcional e inesperada las necesidades para alternativas y/o reemplazos para refrigerantes en tales aplicaciones, particularmente y, de preferencia HFC-404A, que a su vez tiene valores GWP inferiores y proporciona fluido no tóxicos sustancialmente no inflamables que tienen una similitud cercana en la capacidad de enfriamiento y/o eficiencia a HFC-404A en tales sistemas.
COMPOSICIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Las composiciones de la presente invención generalmente son adaptables para su uso en aplicaciones de transferencia de calor, es decir, como un medio de calentamiento y/o enf iamiento, pero se encuentran particularmente bien adaptados para su uso, como se mencionó en lo anterior, en sistemas de refrigeración de baja temperatura que tienen HFC-404A previamente utilizado y/o sistemas que tienen R-22 previamente utilizado.
Se ha encontrado que el uso de los componentes de la presente invención dentro de los márgenes amplios y preferidos descritos en la presente es importante lograr las ventajas aunque es difícil lograr las combinaciones de las propiedades exhibidas por las presentes composiciones, particularmente en los sistemas y métodos preferidos, y que el uso de estos mismos componentes, pero sustancialmente fuera de los márgenes identificados pueden tener un efecto perjudicial en una o más de las propiedades importantes de las composiciones, sistemas o métodos de la invención. Las combinaciones altamente preferidas de las propiedades se logran para composiciones que tienen una proporción en peso de HFC-32 :HFC-125 de alrededor de 0.9:1.2 a alrededor de 1.2:0.9, una proporción de alrededor de 1:1, que se prefiere en ciertas modalidades. Los solicitantes han encontrado que las combinaciones altamente preferidas de propiedades también se logra para composiciones que tienen una proporción en peso de HFO-1234ze:HFO-1234yf de alrededor de 5:1 a alrededor de 3:1, con una proporción de alrededor de 4:1, que se prefiere en ciertas modalidades.
Para los propósitos de conveniencia, la combinación de HFO-1234ze y HFO-1234yf se refieren en la presente como el "componente tetrafluoropropeno" o "TFC " , y en ciertas modalidades las combinaciones altamente preferidas de propiedades pueden lograrse para composición que comprenden una proporción en peso de HFC-134a:TFC alrededor de 5:07 a alrededor de 1:1 con una proporción de alrededor de 04:06 que se prefiere en ciertas modalidades.
Aunque se contempla que cualquier isómero de HFO- 1234ze puede utilizarse para las ventajas en cierto aspecto de la presente invención, se ha encontrado que se prefiere en ciertas modalidades que el HFO-1234ze comprenda transHFO-1234ze, y de preferencia comprende transHFO-1234ze en mayor proporción, y en ciertas modalidades consiste esencialmente en transHFO-1234ze.
Como se mencionó en lo anterior, se ha encontrado que las composiciones de la presente invención son capaces de lograr superar una dificultad para lograr la combinación de las propiedades, incluyendo particularmente el GWP bajo. A modo de ejemplo no limitante, la siguiente Tabla A ilustra la mejora sustancial en el GWP mostrado por ciertas composiciones de la presente invención en comparación con GWP de HFC-404A, que tiene un GWP de 3922.
TABLA A GWP cato un Ccrrposición de la Invención (fracción en peso, Nrribre GWP porcentaje basada en los conponentes identificados) de R404A GWP R125/R134a/R143a(0.44/0.04/0.52) R404A 3922 R32/R125/R134a/1234yf(0.25/0.25/0.2/0.3 Al 1331 34% R32/R125/R134a/1234ze(0.325/0.325/0.147/0.203) A2 1568 40% R32/R125/R134a/1234ze/-L234yf(0.3/0.3/0.168/0.16/0.0 A3 1494 38% 72 R32/R125/R134a/1234yf(0.13/0.13/0.3/0.44) A4 974 25% R32/R125/R134a/1234ze(0.125/0.125/0.315/0.435) A5 975 25% R32/R125/R134a/1234ze/1234yf(0.125/0.125/0.315/0.3/ A6 975 25% 0.135) Las composiciones de la presente invención pueden incluir otros componentes para el propósito de mejorar o proporcionar ciertas funcionalidades a la composición, o en algunos casos para reducir los costos de la composición. Por ejemplo, las composiciones de refrigerante de acuerdo con la presente invención, especialmente aquellas utilizadas en sistemas de compresión de vapor, incluyen un lubricante, generalmente en cantidades de alrededor de 30' a alrededor de 50 por ciento en peso de la composición, y en algunos casos potencialmente en cantidades mayores que alrededor de 50 por ciento y en otros casos en cantidades tan bajas como alrededor de 5 por ciento. Además, las presentes composiciones también pueden incluir un compatibilizador, tal como propano, para el propósito de ayudar a la compatibilidad y/o solubilidad del lubricante. Tales compatibilizadores , incluyen propano, butanos y pentanos, se presentan preferiblemente en cantidades de alrededor de 0.5 a alrededor de 5 por ciento en peso de la composición. Las combinaciones de los tensioactivos y los agentes solubilizantes también pueden agregarse a las presentes composiciones para ayudar a la solubilidad oleica, como se describe por la Patente Estadounidense No. 6,516,837, la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia. Comúnmente los lubricantes de refrigeración comúnmente utilizados tales como Poliolésteres (los POE) y Polialquilenglicoles (los PAG) , aceites de PAG, aceite de silicona, aceite mineral, alquilbencenos (los AB) y poli (alfa-olefina) (PAO) que se utilizan en maquinaria de refrigeración con refrigerantes de hidrofluorocarburos (HFC) , pueden utilizarse con las composiciones refrigerantes de la presente invención. Los aceites minerales comercialmente disponibles incluyen Witco LP 250 (marca comercial registrada) de Witco, Zerol 300 (marca comercial registrada) de Shrieve Chemical, Sunisco 3GS de itco, y Calumet R015 de Calumet. Los lubricantes de alquilbenceno comercialmente disponibles incluyen Zerol 150 (marca comercial registrada) . Los ésteres comercialmente disponibles incluyen dipelargonato de neopentilglicol , que se encuentra disponible como Emery 2917 (marca comercial registrada) y Hatcol 2370 (marca comercial registrada) . Otros ésteres útiles incluyen fosfatos ésteres, ácidos ésteres dibásicos, y fluoroésteres . En algunos casos, los hidrocarburos basados en aceites tienen solubilidad suficiente con el refrigerante que se encuentra comprendido de un yodocarburo, la combinación del yodocarburo y el aceite de hidrocarburo pueden ser más estables que otros tipos de lubricantes. Tal combinación puede por lo tanto, ser ventajosa. Los lubricantes preferidos incluyen polialquilenglicoles y ésteres. Los polialquilenglicoles son altamente preferidos en ciertas modalidades debido a que se encuentran actualmente en uso en aplicaciones particulares tales como aire acondicionado móvil. Por supuesto, diferentes mezclas de diferentes tipos de lubricantes puede utilizarse.
Otros aditivos no mencionados en la presente pueden también incluirse por aquellos con experiencia en la técnica en vista de las enseñanzas contenidas en la presente sin apartarse de las características novedosas y básicas de la presente invención.
MÉTODOS Y SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Los presentes métodos, sistemas y composiciones son de este modo adaptables para su uso junto con una amplia variedad de sistemas de transferencia de calor general y sistemas de refrigeración en particular, tal como aire acondicionado (que incluye sistema de condicionamiento de aire estacionario y móvil), refrigeración, sistemas de bombeo con calor, y similares. En ciertas modalidades preferidas, las composiciones de la presente invención se utilizan en sistemas de refrigeración originalmente diseñados para su uso con un refrigerante HFC, como tal, por ejemplo, R-404. Las composiciones preferidas de la presente invención tienden a exhibir muchas de las características deseables de R-404A, pero tienen un GWP que es sustancialmente inferior que aquel de R-404A, aunque al mismo tiempo tienen una capacidad y/o eficiencia que es sustancialmente similar a o sustancialmente equivalentes, y de preferencia es tan alto como o mayor que R-404A. En particular, se ha reconocido que ciertas modalidades preferidas de las presentes composiciones tienden a exhibir relativamente los potenciales de calentamiento global bajo ("los GWP"), de preferencia menos de alrededor de 2500, de más preferencia menos de alrededor de 2400, y aún de mayor preferencia no mayor de alrededor de 2300. En ciertas modalidades, las presentes composiciones tienen un GWP de alrededor de 1500 o menos, e incluso más preferiblemente de menos de alrededor de 1000.
En otras ciertas modalidades preferidas, la presente composición se utiliza en sistemas de refrigeración que han contenido y/o se han diseñado originalmente para su uso con R-404A. Las composiciones de refrigeración preferidas de la presente invención pueden utilizarse en sistemas de refrigeración que contienen un lubricante utilizado convencionalmente con R-404A, tal como aceites minerales, polialquilbencenos , aceites de polialquilenglicol , y similares, o pueden utilizarse con otros lubricantes tradicionales utilizados con refrigerantes HFC . Como se utiliza en la presente, el término "sistema de refrigeración" se refiere generalmente a cualquier sistema o aparato, o cualquier parte o porción de tal sistema o aparato, que emplea un refrigerante para proporcionar enfriamiento. Tales sistemas de refrigeración incluyen, por ejemplo, acondicionadores de aire, refrigeradores eléctricos, enfriadores (incluyendo enfriadores que utilizan compresores centrífugos), y similares.
Como se menciona en lo anterior, la presente invención logra ventajas excepcionales junto con sistemas conocidos como sistemas de refrigeración de baja temperatura. Como se utiliza en la presente, el término "sistema de refrigeración de baja temperatura" se refiere a sistemas de ref igeración de compresión de vapor que utilizan uno o más compresores y una temperatura del condensador desde alrededor de 35°C a alrededor de 45°C. En modalidades preferidas de tales sistemas, los sistemas tienen una temperatura de evaporador de alrededor de -25°C a alrededor de -35°C, con una temperatura del evaporador preferiblemente de alrededor de -32 °C. Además, en las modalidades preferidas de tales sistemas, los sistemas tienen un grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador desde alrededor de 0°C a alrededor de 10°C, con un grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador de preferencia de alrededor de 4°C a alrededor de 6°C. Además, en modalidades preferidas de tales sistemas, los sistemas tienen un grado de sobrecalentamiento en la línea de succión desde alrededor de 15°C a alrededor de 25°C, con un grado de sobrecalentamiento en la línea de succión preferiblemente desde alrededor de 20°C a alrededor de 25°C.
EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se proporcionan para propósito de ilustrar la presente invención, pero sin limitar el alcance de la misma.
EJEMPLO 1 : Parámetros de Rendimiento El coeficiente de rendimiento (COP) es una medida universalmente aceptada de rendimiento de refrigerante, especialmente útil en representar la eficiencia termodinámica relativa de un refrigerante en un ciclo de calor o enfriamiento específico que implica la evaporación o condensación del refrigerante. En la ingeniería de refrigeración, este término expresa la relación de refrigeración útil a la energía aplicada por el compresor en la compresión del vapor. La capacidad de un refrigerante representa la cantidad de enfriamiento o calentamiento que se produce y proporciona a la misma medida de la capacidad de un compresor para bombear cantidades de calor para un índice de flujo volumétrico determinado de refrigerante. En otras palabras, determinando un compresor específico, un refrigerante con una capacidad más alta suministrará más energía de enfriamiento o calentamiento. Uno de los medios para estimar la COP de un refrigerante en condiciones de operación específica es de las propiedades termodinámicas del refrigerante utilizando técnicas de análisis de ciclo de refrigeración estándar (véase, por ejemplo, RC Downing, MANUAL DEL REFRIGERANTE DE FLUOROCARBURO, capítulo 3, Prentice-Hall, 1988) .
Se proporciona un sistema de refrigeración de baja temperatura. En el caso de tal sistema ilustrado en este ejemplo, la temperatura del condensador se establece a 40.55°C, la cual generalmente corresponde a una temperatura exterior de alrededor de 35°C. El grado de subenfriamiento del dispositivo de expansión interno se establece a 5.55°C. La temperatura de evaporación se establece a -31.6°C, que corresponde a una temperatura de la caja de alrededor de -26°C. El grado de sobrecalentamiento en la salida del evaporador se adapta a 5.55°C. El grado de sobrecalentamiento en la línea de succión se adapta a 13.88°C, y la eficiencia del compresor se adapta a 65%. La caída de presión y la transferencia de calor en las líneas de conexión (líneas de succión y líquido) se consideran insignificantes y la fuga de calor a través de la cubierta del compresor se ignora. Diversos parámetros de operación se determinan para la composición Al - A6 identificada en la Tabla A anterior, de acuerdo con la presente invención, y estos parámetros de operación se reportan en la Tabla 1 siguiente basada en HFC-404A que tiene un valor de COP de 100%, un valor de capacidad de 100% y una temperatura de descarga de 97.6°C TABLA 1 Nombre G P Deslizamiento Capacidad COP del (%) (%) Evaporador <°C) R404A 3922 0.5 100% 100% Al 1331 3.3 105% 108% A2 1568 4.7 107% 108% A3 1494 4.2 106% 108% A4 974 2.8 82% 109% A5 975 4.2 68% 110% A6 975 3.6 73% 109% Como se ve a partir de la Tabla 1 anterior, se ha encontrado que las composiciones de la presente invención son capaces de lograr en una vez muchos de los parámetros de rendimiento del sistema de refrigeración importantes cercanos a los parámetros para R-404A, y en particular, suficientemente cercanos para permitir que tales composiciones sean utilizadas como un reemplazo automático para R-404A en sistemas de refrigeración de baja temperatura y/o para su uso en tales sistemas existentes con únicamente modificaciones del sistema menor. Por ejemplo, las composiciones A1-A3 muestran capacidades y eficiencias (los COP) en este sistema de refrigeración de baja temperatura que se encuentra dentro de alrededor de 8%, e incuso de mayor preferencia dentro de alrededor de 6% de aquellas de R404A, y de preferencia dentro de tales límites, pero mayores que la capacidad de R404A. Especialmente en vista del GWP mejorado de las composiciones Al - A3 , estas composiciones de la presente invención son candidatos excelentes para su uso como reemplazo automático para sistemas de refrigeración de baja temperatura que contienen originalmente y/o se diseñan para contener R-404A. Por otro lado, las composiciones A4 - ?ß tienen capacidad inferior (68% a 82%) y eficiencia superior (9% a 10% superior) , aunque al mismo tiempo exhiben mejoras sustanciales en GWP, de preferencia como se muestra que tienen un GWP de menos de alrededor de 1000, que minimiza el impacto ambiental total. Las composiciones A3 - A6 de la presente invención son candidatos excelentes para su uso en adaptación de sistemas de refrigeración de baja temperatura que contienen originalmente y/o se diseña para contener R-404A, pero con solamente el ajuste menor del sistema, tal como algún re-dimensionamiento de ciertos componentes del sistema, tales como compresores y válvulas de expansión.
Puesto que muchos sistemas de refrigeración de baja temperatura existentes se han diseñados por R-404A, o para otros refrigerantes con propiedades similares a R-404A, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que la ventaja sustancial de un refrigerante con GWP bajo y eficiencia superior también puede utilizarse como reemplazo para R-404A o refrigerantes similares con modificaciones relativamente mínimas en el sistema. Además, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que las presentes composiciones son capaces de proporcionar ventajas sustanciales para su uso en sistemas de refrigeración nuevos o nuevamente diseñados, que incluyen de preferencia, sistemas de refrigeración de baja temperatura.
EJEMPLO 2: Parámetros de Adaptación Se contempla que en ciertas modalidades, de la presente invención se proporcionan métodos de adaptación que comprenden remover al menos una porción del refrigerante existente desde el sistema y reemplazar al menos una porción del refrigerante removido con una composición de la presente invención, de preferencia sin modificación sustancial del sistema e incluso más preferiblemente sin ningún cambio en los componentes del sistema principal, tales como los compresores, condensadores, evaporadores , y válvulas de expansión. Debido a ciertas características de sistemas de refrigeración de baja temperatura, que incluyen particularmente sistemas de refrigeración de baja temperatura que contienen o se diseñan para contener el refrigerante R404A, es importante en ciertas modalidades que tales sistemas sean capaces de mostrar parámetros de operación de sistema confiable con refrigerantes de reemplazo automático. Tales parámetros de operación incluyen: • La Presión del Lado Alto que se encuentra dentro de alrededor de 105%, e incluso más preferiblemente dentro de alrededor de 103% de la presión de lado alto del sistema utilizando R-404A. Este parámetro es importante en tales modalidades debido a que permite el uso de componentes de presión existentes.
• Sobrecalentamiento del evaporador que es mayor que alrededor de 0°C cuando utilizan una válvula de expansión de R404A apropiadamente dimensionada , que permite el uso de la composición de la presente invención, sin la necesidad de reemplazar las válvulas existentes, minimizando así los costos de adaptación e impacto.
• La temperatura de descarga que es de preferencia inferior que alrededor de 1302C, e incuso de mayor preferencia inferior que alrededor de 125°C. La ventaja de tales características es que esto permite el uso del equipo existente sin la activación de los aspectos de protección térmica del sistema, lo cual se diseña preferiblemente para proteger los componentes del compresor. Este parámetro es ventajoso en que evita el uso de controles costosos tales como inyección de líquido para reducir la temperatura de descarga .
Los parámetros de operación antes observados y otros se determinan para la composición Al - A6 identificada en la Tabla A en lo anterior, de acuerdo con la presente invención, y estos parámetros de operación se reportan en la Tabla 2 siguiente: TABLA 2 Presión Temperatura Presión Flujo Densidad Nombre de de Descarga de de de Sobre Descarga (°C) Succión Masa Liquido calentamiento (%> (%) (%) en la (°c> entrada de TXV (%) R404A 100% 91.9 100% 100% 100.0% 5.55 HDR-21 100% 113.1 89% 79% 108.6% 1.19 HDR-31 100% 123.5 89% 73% 100.1% 0.25 HDR-34 100% 120.2 88% 74% 102.4% 0.41 HDR-23 81% 101.8 69% 67% 110.3% -3.51 HDR-33 69% 106.5 54% 52% 105.1% -9.01 HDR-36 74% 104.5 59% 57% 106.4% -6.92 En ciertas modalidades preferidas de la etapa de sustitución es una gota en el reemplazo en el sentido de que no se rediseñó sustancial o modificación del sistema que se requiere y no hay ningún elemento importante del equipo que debe ser reemplazado con el fin de acomodar el refrigerante de la presente invención. Tal es el caso con las composiciones Al - A3 , que en general se puede utilizar en la mayoría de los procedimientos de adaptación sin ningún cambio de los componentes principales. En todas las composiciones Al - A3 , la presión de descarga y la temperatura está por debajo del límite y la válvula de expansión producirá suficiente sobrecalentamiento a la salida del evaporador.
Mientras que las composiciones A4 - ?ß proporcionan un rendimiento de reemplazo relativamente bueno, el uso de tales composiciones como un reemplazo para R-404A en muchos sistemas de baja temperatura requerirá al menos un nuevo dispositivo de expansión. Como tales, estas composiciones proporcionarán ventajas en donde los cambios de la válvula de expansión y/u otro equipo es posible. Por supuesto, todas las composiciones Al - A6 proporcionan ventajas excelentes para el uso en equipo nuevo .
Aunque la invención se ha descrito con referencia a las modalidades preferidas, se entenderá que aquellos con experiencia en la técnica que varios cambios pueden hacerse y diversos equivalentes pueden sustituirse por elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la invención. Además, muchas modificaciones pueden hacerse para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limite a las modalidades particulares descritas, sino que la invención incluirá todas las modalidades que caen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas o cualesquier reivindicaciones agregadas después .

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de transferencia de calor que comprende: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 35% en peso de HFC-125; (c) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a, con el porcentaje en peso siendo basado en el total de los componentes (a) - (c) en la composición.
2. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 1, que comprende (a) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-32; y (b) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-125.
3. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 1, en donde el HFO-1234ze comprende trans-HFO- 1234ze.
4. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 1, que tiene una relación en peso de HFC-32 : HFC-125 de alrededor de 0.9:1.2 a alrededor de 1.2:0.9.
5. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 1, que comprende HFO-1234ze y HFO-1234yf.
6. La composición de transferencia de calor de la reivindicación 9, que tiene una relación en peso de HFO-1234ze:HFO-1234yf de alrededor de 5:1 a alrededor de 3:1.
7. Un método para reemplazar un fluido de transferencia de calor existente contenido en el sistema de transferencia de calor que comprende remover al menos una porción del fluido de transferencia de calor existente a partir del sistema, el fluido de transferencia de calor existente siendo HFC-404A y reemplazando al menos una porción del fluido de transferencia de calor existente al introducir el sistema una composición de transferencia de calor que comprende: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-125; (c) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a, con el por ciento en peso siendo basado en el total de los componentes (a) - (c) en la composición.
8. El método de la reivindicación 7 , en donde la composición de transferencia de calor comprende (a) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-32, y (b) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-125.
9. Un sistema de transferencia de calor que comprende un compresor, un condensador y un evaporador en comunicación de fluido, y una composición de transferencia de calor en tal sistema, la composición de transferencia de calor comprende: (a) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-32; (b) de alrededor de 10% a alrededor de 30% en peso de HFC-125; (C) de alrededor de 20% a alrededor de 50% en peso de HFO-1234ze, HFO-1234yf y combinaciones de estos; (d) de alrededor de 15% a alrededor de 35% en peso de HFC-134a, con el por ciento en peso siendo basado en el total de los componentes (a) - (c) en la composición, tal condensador tiene una temperatura de operación desde alrededor de 35°C a alrededor de 45°C.
10. El sistema de transferencia de calor de la reivindicación 8, en donde el evaporador tiene una temperatura de operación de alrededor de -25°C a alrededor de -35°C.
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