MX2012009376A - Composiciones de transferencia de calor. - Google Patents

Composiciones de transferencia de calor.

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Abstract

La invención proporciona una composición de transferencia de calor que consiste esencialmente desde, aproximadamente 82 hasta aproximadamente 88 % en peso del trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)) y desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 18 % en peso del 1,1-difluoroetano (R-152a). La invención también proporciona una composición de transferencia de calor que comprende desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 85 % en peso del R-1234ze(E), desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 % en peso del R-152a, y desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 60 % en peso del 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).

Description

COMPOSICIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Campo de la Invención La invención se refiere a composiciones de transferencia de calor, y en particular a composiciones de transferencia de calor que pueden ser adecuadas como reemplazos para los refrigerantes existentes tales como R-134a, R-152a, R-1234yf, R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 y R-404a.
Antecedentes de la Invención El listado o descripción de un documento publicado previamente o cualesquiera antecedentes en la descripción no necesariamente deben ser tomados como un reconocimiento de que un documento o un antecedente sea parte del estado del arte o que es de un conocimiento general común.
Los sistemas de refrigeración mecánica y los dispositivos de transferencia de calor relacionados tales como bombas de calor y sistemas de aire acondicionado ya son bien conocidos. En tales sistemas, un refrigerante líquido se evapora a presión baja extrayendo el calor de la zona circundante. El vapor resultante luego es comprimido y se hace pasar hasta un condensador en donde el mismo se condensa y expulsa el calor a una segunda zona, el condensado es regresado a través de una válvula de expansión al evaporador, completándose así el ciclo. La energía mecánica requerida REF.233939 para la compresión del vapor y el bombeo del líquido, son provistos, por ejemplo, por un motor eléctrico o un motor de combustión interna.
Además de tener un punto de ebullición adecuado y un calor latente de vaporización, elevado, las propiedades preferidas en un refrigerante incluyen una toxicidad baja, no flamabilidad, no corrosividad, estabilidad elevada y exentos de olores desagradables. Otras propiedades deseables son una compresibilidad facilitada a presiones abajo de 25 bares, una temperatura de descarga baja durante la compresión, una capacidad de refrigeración elevada, una eficiencia elevada^ (un coeficiente elevado de funcionamiento) y una presión del evaporador en exceso de 1 bar a la temperatura de evaporación deseada.
El diclorodifluorometano (refrigerante R-12) posee una combinación adecuada de propiedades y durante muchos años fue el refrigerante utilizado más ampliamente. Debido al interés internacional de que los clorofluorocarburos parcial y totalmente halogenados están dañando la capa de ozono protectora de la tierra, existe un acuerdo general de que su fabricación y uso deben ser restringidos severamente y eventualmente ser retirados por fases completamente. El uso del diclorodifluorometano fue retirado por fases en los años 1990.
El clorodifluorometano (R-22) fue introducido como un reemplazo para el R-12 a causa de su potencial más bajo de agotamiento del ozono. Después se descubrió que el R-22 es un potente gas de invernadero, su uso también está siendo descontinuado.
Aunque los dispositivos de transferencia de calor del tipo al cual se refiere la presente invención son sistemas esencialmente cerrados, la pérdida de refrigerante a la atmósfera puede ocurrir debido a la fuga durante la operación del equipo o durante los procedimientos de mantenimiento. Por lo tanto, es importante reemplazar los refrigerantes de clorofluorocarburos parcial y totalmente halogenados por materiales que tengan potenciales cero de agotamiento del ozono.
Además de la posibilidad de agotamiento del ozono, se ha sugerido que las concentraciones significativas de los refrigerantes de halocarburos en la atmósfera podrían contribuir al calentamiento global (el asi llamado efecto de invernadero) . Por lo tanto, es deseable utilizar refrigerantes que tengan tiempos de vida atmosféricos relativamente breves como un resultado de su capacidad para reaccionar con otros constituyentes atmosféricos tales como los radicales hidroxilo o como un resultado de la degradación facilitada por medio de los procesos fotolíticos.
Los refrigerantes R-410A y R-407 (incluyendo R-407A, R-407B y R-407C) han sido introducidos como refrigerantes de reemplazo para el R-22. Sin embargo, los refrigerantes de R-22, R-410A y R-407 todos tienen un potencial de calentamiento global elevado (GWP, por sus siglas en inglés, también conocido como un potencial de calentamiento de invernadero) .¦ El 1 , 1 , 1 , 2-tetrafluoroetano (refrigerante R-134a) fue introducido como un refrigerante de reemplazo para R-12. Sin embargo, a pesar de no tener un potencial de agotamiento del ozono significativo, el R-134a tiene un GWP de 1300. Podría ser deseable encontrar reemplazos para R-134a que tengan un GWP inferior.
El R-152a (1, 1-difluoroetano) ha sido identificado como una alternativa al R-134a. El mismo es algo más eficiente que el R-134a y tiene un potencial de calentamiento de invernadero de 120. Sin embargo, la flamabilidad del R-152a se ha juzgado demasiado elevada, por ejemplo para permitir su uso seguro en los sistemas de aire acondicionado movibles. En particular, se cree que su límite flamable inferior en el aire es demasiado bajo, sus velocidades de la flama son demasiado . elevadas , y su energía de encendido es demasiado baja.
Por consiguiente, existe una necesidad de proporcionar refrigerantes alternativos que tengan propiedades mejoradas tales como una flamabilidad baja. La química de combustión de los fluorocarburos es compleja e irapredecible . No siempre es el caso de que el mezclado de un fluorocarburo no flamable con un fluorocarburo flamable reduzca la flamabilidad del fluido o reduzca el intervalo de las composiciones flamables en el aire. Por ejemplo, los inventores han encontrado que si el R-134a no flamable es mezclado con el R-152a flamable, el limite flamable inferior de la mezcla se altera de una manera que no es predecible. La situación se vuelve aún más compleja y menos predecible si se consideran composiciones ternarias.
También existe una necesidad de proporcionar refrigerantes alternativos que puedan ser utilizados en los dispositivos existentes tales como los dispositivos de refrigeración con una modificación pequeña o ninguna modificación.
El R-1234yf (2 , 3 , 3 , 3-tetrafluoropropeno) ha sido identificado como un refrigerante alternativo- candidato para reemplazar el R-134a en ciertas aplicaciones, especialmente en aplicaciones de aire acondicionado móvil o en aplicaciones de bombas de calor. Su G P es de aproximadamente 4. . El R-1234yf es flamable pero sus características de flamabilidad generalmente se consideran como aceptables para algunas aplicaciones incluyendo el acondicionamiento del aire móvil o las bombas de calor. En particular, cuando se compara¦ con el R-152a, su límite de flamabilidad inferior es más elevado, su energía de encendido mínima es más elevada y la velocidad de la flama en el aire es significativamente inferior que aquella del R-152a.
El impacto ambiental de la operación en el sistema de refrigeración o de aire acondicionado, en términos de las emisiones de los gases de invernadero, debe ser considerado -con referencia no solamente al GWP así llamado "directo", sino también con referencia a las emisiones asi llamadas "indirectas", significando aquellas emisiones de dióxido de carbono que resultan del consumo de la electricidad o del combustible para operar el sistema. Varias características métricas de este impacto de GWP total han sido desarrolladas, incluyendo aquellas conocidas como el análisis del Impacto del Calentamiento Equivalente Total (TEWI, por sus siglas en inglés) , o el análisis de la Producción del Carbón del Ciclo de Vida (LCCP, por sus siglas en inglés) . Ambas de estas mediciones incluyen la estimación del efecto del GWP del refrigerante y la eficiencia, de la energía sobre el impacto del calentamiento total.
La eficiencia de la energía y la capacidad de refrigeración del R-1234yf se . encontró que va a ser significativamente inferior que aquella del R-134a y además el fluido se ha encontrado que exhibe una caída de presión incrementada en la tubería del sistema y los intercambiadores de calor. Una consecuencia de esto es que para utilizar el R-1234yf y lograr una eficiencia energética y un funcionamiento de enfriamiento equivalente al R-134a, se requiere una complej idad incrementada del equipo y un tamaño incrementado de la tubería, conduciendo a un incremento en las emisiones indirectas asociadas con el equipo. Además, la producción del R-1234yf se piensa que va a ser más compleja y menos eficiente en su uso de las materias primas (fluoradas y cloradas) que el R-134a. Así, la adopción del R-1234yf para reemplazar el R-134a consumirá más materias primas y conducirá a más emisiones indirectas de gases de invernadero que lo que lo hace el R-134a.
Algunas tecnologías existentes diseñadas para el R-134a pueden no ser capaces de aceptar aún la flamabilidad reducida y algunas composiciones de transferencia de calor (cualquier composición que tenga un GWP de menos de 150 se cree que va a ser flamable hasta algún grado) .
Breve Descripción de las Figuras La figura 1, muestra las mezclas de la invención en donde los vértices del diagrama representan' el aire puro, el combustible y el diluyente y los puntos sobre el interior del triángulo representan sus mezclas .
Descripción Detallada de la Invención Un objeto principal de la presente invención es por lo tanto proporcionar una composición de transferencia del calor que se pueda utilizar por sí misma o que sea adecuada como un reemplazo para los usos de refrigeración existentes que deben tener un GWP reducido, teniendo todavía una capacidad y eficiencia energética (que puedan ser expresadas convenientemente como el "Coeficiente de Funcionamiento") idealmente dentro del 10 % de los valores, por ejemplo de aquellos obtenidos utilizando los refrigerantes existentes . (por ejemplo R-134A, R-152a, R-1234yf, R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 y R-404a) , y preferentemente dentro de menos del 10 % (por ejemplo aproximadamente 5%) de estos valores. Ya se sabe en el arte que las diferencias de este orden entre los fluidos sé pueden resolver usualmente por el rediseño de las características operativas del equipo y del sistema. La composición también debe tener idealmente una toxicidad reducida y úna flamabilidad aceptable.
La materia objeto de la invención resuelve las deficiencias anteriores por la provisión de una composición de transferencia del calor que consiste esencialmente desde aproximadamente 82 hasta aproximadamente 88 % en peso del trans-1, 3 , 3 , 3-tetrafluoropropeno (R-1234ze (E) ) , y desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 18 % en peso del 1 , l-difluoroetano (R-152a) . Esto será referido aquí posteriormente como la composición de la invención, a menos que se establezca de otra manera.
Por el término "que consiste esencialmente de", se entiende que las composiciones de la invención substancialmente no contienen ningunos otros componentes, particularmente ningunos compuestos de (hidro) (fluoro) adicionales (por ejemplo (hidro) ( fluoro) alcanos o (hidro) ( fluoro) alquenos) que se sabe que van a ser utilizados en las composiciones de transferencia del calor. Se incluye el término "que consiste, de" dentro del significado de "que consiste esencialmente de" .
La totalidad de las substancias químicas descritas aquí están disponibles comercialmente . Por ejemplo, las substancias fluoroquímicas pueden ser obtenidas de Apollo Scientific (UK) .
Cuando se utilicen aquí, la totalidad de las cantidades en porcentaje mencionadas en las composiciones de aquí, incluyendo en las reivindicaciones, son en peso basado en el peso total de las composiciones, a menos que se establezca de otra manera.
En una modalidad preferida, las composiciones binarias de la invención consisten esencialmente desde aproximadamente 83 hasta aproximadamente 87 % en peso del R-1234ze(E) y desde aproximadamente 13 hasta aproximadamente 17 % en peso del R-152a, o desde aproximadamente 84 hasta aproximadamente 86 % en peso del R-1234ze(E) y desde aproximadamente 14 hasta aproximadamente 16 % en peso del R- 152a.
Para evitar la duda, se va a entender que los valores superior e inferior para los intervalos de las cantidades de los componentes en las composiciones binarias de la invención pueden ser intercambiados de cualquier manera, siempre que los intervalos resultantes caigan dentro del alcance más amplio de la invención. Por ejemplo, una composición binaria de la invención puede consistir esencialmente desde aproximadamente 82 hasta aproximadamente 86 % en peso del R-1234ze(E) y desde aproximadamente 14 hasta aproximadamente 18 % en peso del R-152a, o desde aproximadamente 84 hasta aproximadamente 87 % en peso del R-1234ze(E) y desde aproximadamente 13 hasta aproximadamente 16 % en peso del R-152a.
En otra modalidad, las composiciones de la invención comprenden desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 % en peso de R-152a, desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 60 % en peso de R-134a y desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 85 % en peso de R-1234ze(E). Estas serán referidas aquí como las composiciones (ternarias) de la invención.
El R-134a típicamente es incluido para reducir la flamabilidad de las composiciones de la invención, tanto en las fases líquida como vapor. Preferentemente, suficiente R-134a es incluido para hacer a las composiciones de la invención no flamables.
Las composiciones preferidas de la invención comprenden desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20 % en peso de R-152a, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 55 % en peso de R-134a, y desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 80 % en peso de R- 1234ze (E) .
Las composiciones ventajosas de la invención comprenden desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 18 % en peso de R-152a, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 50 % en peso de R-134a, y desde aproximadamente 32 hasta aproximadamente 78 % en peso de R-• 1234ze (E) .
Las composiciones preferidas adicionales, de la invención comprenden desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 18 % en peso de R-152a, desde aproximadamente , 20 hasta aproximadamente 50 .% en peso de R-134a, y desde aproximadamente 32 hasta aproximadamente 70 % en peso de R- 1234ze (E) .
Las composiciones ventajosas adicionales, de la invención comprenden desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 18 % en peso de R-152a, desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 50 % en peso de R-134a, y desde aproximadamente 32 hasta aproximadamente 70 % en peso de R- 1234ze (E) .
Preferentemente, las composiciones de la invención que contienen el R-134a son no flamables al menos a una temperatura de prueba de 60 °C utilizando la metodología ASHRAE 34.
Las composiciones de la invención que contienen R-1234ze(E), R-152a y R-134a pueden consistir esencialmente de (o consisten de) estos componentes.
Para evitar la duda, cualquiera de las composiciones ternarias de la invención descritas aquí, incluyendo aquellas con las cantidades definidas específicamente de los componentes, pueden consistir esencialmente de (o consistir de) los componentes definidos en estas composiciones.
Las composiciones de acuerdo con la invención substancialmente no comprenden convenientemente nada de R-1225 (pentafluoropropeno) , convenientemente no contienen substancialmente nada de R-1224ye (1,2,3,3,3-pentafluoropropeno) o R-1225zc (1,1,3,3,3-pentafluoropropeno) , tales compuestos tienen problemas de toxicidad asociados.
Por "substancialmente nada", se incluye el significado ¦ de que las composiciones de la invención contienen 0.5 % en peso o menos del componente establecido, preferentemente 0.1 % o menor, con base en el peso total de la composición.
Las composiciones de la invención pueden contener substancialmente nada de: (i) 2, 3 , 3 , 3-tetrafluoropropeno (R-1234yf) , (ii) cis-1 , 3 , 3 , 3 -tetrafluoropropeno (R-1234ze (Z) ) , y/o (iii) 3 , 3 , 3 -tetrafluoropropeno (R-1243zf) . Las composiciones de la invención tienen un potencial cero de agotamiento del ozono.
Preferentemente, las composiciones de la invención (por ejemplo aquellas que son reemplazos de refrigerantes adecuados para el R-134a, R-1234yf o el R-152a) tienen un GWP que es menor que 1300, preferentemente menor que 1000, más preferentemente menor que 500, 400, 300 o 200, especialmente menor que 150 o 100, aún menor que 50 en algunos casos. A menos que se establezca de otra manera, los valores del Tercer Reporte de Evaluación (TAR, por sus siglas en inglés) del Panel Intergubernamental sobre el Cambio de Clima (IPCC, por sus siglas en inglés) del GWP han sido utilizados aquí.
Ventajosamente, las composiciones son de un riesgo de flamabilidad reducido cuando se compara con los componentes flamables individuales de las composiciones, por ejemplo R-152a. Preferentemente, las composiciones son de un riesgo de flamabilidad reducido cuando se comparan con R-1234yf.
En un aspecto, las composiciones tienen uno o más de: (a) un límite flamabilidad inferior más elevado; (b) una energía de encendido más elevada,- o (c) una velocidad de la flama inferior comparado con el R-152a, o R-1234yf.
Ventajosamente, las mezclas de vapor que existen en equilibrio con las composiciones de la invención a cualquier temperatura de entre aproximadamente -20 °C y 60 °C también son no flamables.
La flamabilidad puede ser determinada de acuerdo con el Estándar 34 de ASHRAE que incorpora el Estándar E-681 del ASTM con una metodología de prueba como por Addendum 3 p fechado en el 2004, el contenido completo del cual es incorporado aquí para referencia.
En algunas aplicaciones, puede no ser necesario para la formulación que sea clasificada como no flamable por la metodología de ASHRAE 34; es posible desarrollar fluidos cuyos límites de flamabilidad serán reducidos suficientemente en el aire para hacerlos seguros para su uso en la aplicación, por ejemplo si no es físicamente posible hacer una mezcla flamable por la fuga de la carga del equipo de refrigeración hacia el entorno. Se ha encontrado que el efecto de agregar el R-1234ze(E) al refrigerante flamable R-152a es para modificar la flamabilidad en las mezclas con el aire de esta manera.
Ya se sabe que la flamabilidad de las mezclas de los hidrofluorocarburos (HFCs) o los hidrofluorocarburos más las hidrofluoro-olefinas , está relacionada con la proporción de enlaces de carbono- flúor con relación a los enlaces de carbono-hidrógeno. Esto puede ser expresado como la relación de R = F/ (F+H) en donde, sobre una base molar, F representa el número total de átomos de flúor y H representa el número total de átomos de hidrógeno en la composición. Esto es referido aquí como la relación de flúor, a menos que se establezca de otra manera.
Por ejemplo, Takizawa et al, Reaction Stoichiometry for Combustión of Fluoroethane Blends, ASHRAE Transactions 112(2) 2006 (la cual es incorporada aquí para referencia), muestra que existe una relación casi lineal entre esta relación y la velocidad del flama de las mezclas que comprenden R-152a, con una relación del flúor creciente que conduce a velocidades de la flama inferiores . Los datos en esta referencia enseñan que la relación del. flúor necesita ser más grande que aproximadamente 0.65 para que la velocidad de la flama se reduzca hasta cero, en otras palabras, para que la mezcla sea no flamable.
De manera semejante, Minor et al (Solicitud de Patente WO2007/053697de Du ' Pont) proporciona la enseñanza sobre la flamabilidad de muchas hidrofluoroolefinas , mostrando que tales compuestos se podría esperar que sean no flamables si la relación de flúor es mayor que aproximadamente 0.7.
Se puede esperar con base en el arte, por lo tanto, que las m&zclas que comprenden R-152a (relación de flúor de 0.33) y R-1234ze(E) (relación de flúor de 0.67) podrían ser flamables excepto por los intervalos de la composición limitados que comprenden casi 100 % de R-1234ze(E), puesto que cualquier cantidad de R-152a agregada a la olefina podría reducir la relación del flúor de la mezcla abajo de 0.67.
Sorprendentemente, se ha encontrado que este no va a ser el caso. En particular, se ha encontrado que ya existen las mezclas que comprenden R-I52a y R-i234zé(E) que tienen una relación de flúor de menos de 0.7, las cuales son no flamables a 23 °C. Como es mostrado en los ejemplos aquí posteriormente, las mezclas de R-152a y R-1234ze(E) son no flamables aún cuando se reducen hasta las relaciones de flúor de aproximadamente 0.58.
En una modalidad, las composiciones de la invención tienen una relación del flúor desde aproximadamente 0.57 hasta aproximadamente 0.61, tal como desde aproximadamente 0.58 hasta aproximadamente 0.60.
Produciendo mezclas de de R-152a/R-1234ze (E) no flamables que contienen cantidades sorprendentemente pequeñas de R-1234ze(E), la cantidad de R-152a en tales composiciones es incrementada. Esto se cree que conduce a composiciones de transferencia del calor que exhiben, por ejemplo, una capacidad de enfriamiento incrementada, un deslizamiento de la temperatura reducido y/o una caída de presión reducida, comparado con las composiciones equivalentes que contienen cantidades más elevadas (por ejemplo caso 100 %) de R-1234ze(E) .
Por consiguiente, las composiciones de la invención exhiben una combinación ' completamente inesperada de propiedades de no flamabilidad, GWP bajo y de funcionamiento de refrigeración mejorado. Algunas de estas propiedades del funcionamiento de la refrigeración son explicados con mayor detalle posteriormente .
El deslizamiento de la temperatura, que se puede considerar como la diferencia entre las temperaturas del punto de burbujeo y el punto de rocío de una mezcla zeotrópica (no azeotrópica) a una presión constante, es una característica de un refrigerante; si se desea reemplazar un fluido con una mezcla entonces es frecuentemente preferible tener un deslizamiento semejante o reducido en el fluido alternativo. En una modalidad, las composiciones de la invención son zeotrópicas.
Convenientemente, el deslizamiento de la temperatura (en el evaporador) de las composiciones de la invención es menor que aproximadamente 10 K, preferentemente menor que aproximadamente 5 K, ventajosamente menor que 3K.
Ventajosamente, la capacidad de refrigeración volumétrica de las composiciones de la invención es de al menos 85 % del fluido refrigerante existente que el mismo está reemplazando, preferentemente de al menos 90 % o aún de al menos 95 %.
Las composiciones de la invención típicamente tienen una capacidad de refrigeración volumétrica que es de al menos 90% de aquella del R-1234yf. Preferentemente, las composiciones de la invención tienen una capacidad de refrigeración volumétrica que es de al menos 95 ·% de aquélla del R-1234yf, por ejemplo desde aproximadamente 95 % hasta aproximadamente 120 % de aquella del R-1234yf .
En una modalidad, la eficiencia del . ciclo (Coeficiente de Funcionamiento, COP) de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 5 % o aún mejor que el fluido refrigerante existente que el mismo está reemplazando .
Convenientemente, la temperatura de descarga del compresor de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 15 K del fluido refrigerante existente que el mismo est reemplazando, preferentemente de aproximadamente 10 K o aún aproximadamente 5 K.
Las composiciones de la invención preferentemente tienen una eficiencia energética de al menos 95 % (preferentemente de al menos 98 %) del R-134a bajo condiciones equivalentes, mientras que tiene una caída de la presión reducida o equivalente característica y una capacidad de enfriamiento del 95 % o más elevada de los valores del R-134a. Ventajosamente, las composiciones tienen características de una eficiencia energética más elevada y de una caída de la presión inferior que el R-134a bajo condiciones equivalentes . Las composiciones también tienen ventajosamente mejores características de eficiencia energética y de la caída de la presión que el R-1234yf solo.
Las composiciones de transferencia del calor de la invención son adecuadas para su uso en los diseños existentes del equipo, y son compatibles con todas las clases de lubricante utilizadas comúnmente con los refrigerantes de HFC establecidos. Los mismos pueden ser estabilizados o compatibilizados opcionalmente con los aceites minerales por el uso de aditivos apropiados.
Preferentemente, cuando se utilice en el equipo de transferencia del calor, la composición de la invención está combinada con un lubricante.
Convenientemente, el lubricante es seleccionado del grupo que consiste de un aceite mineral, aceite de silicona, polialquil bencenos (PABs) , esteres de poliol (POEs) , polialquilen glicoles (PAGs) , ásteres de polialquilen glicol (ésteres de PAG), éteres de polivinilo (PVEs) , poli(alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.
Ventajosamente, el lubricante comprende además un estabilizador .
Preferentemente, el estabilizador es seleccionado del grupo que consiste de compuestos a base de dienos, fosfatos, compuestos de fenol y epóxidos, y mezclas de los mismos .
Convenientemente, la composición de la invención puede ser combinada con un retardante de la flama.
Ventajosamente, el retardante de la flama es seleccionado del grupo que consiste de tri- (2-cloroetil) -fosfato, (cloropropil) fosfato, tri- (2 , 3-dibromopropil) .-fosfato, tri- (1, 3-dicloropropil) -fosfato, fosfato de diamonio, varios compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarburo fluorado, un bromocarburo fluorado, trifluoro yodometano, perfluoroalquil aminas, bromo-fluoroalquil aminas y mezclas de los mismos.
Preferentemente, la composición de transferencia del calor es una composición refrigerante.
En una modalidad, la invención proporciona un dispositivo para la transferencia del calor que comprende una composición de la invención.
Preferentemente, el dispositivo para la transferencia del calor es un dispositivo de refrigeración.
Convenientemente, el dispositivo para la transferencia del calor se selecciona del grupo que consiste de sistemas de aire acondicionado de un automóvil, sistemas de aire acondicionado residencial, sistemas de aire acondicionado comercial, sistemas de refrigeradores residenciales, sistemas de congeladores residenciales, sistemas de refrigeradores comerciales, sistemas de congeladores comerciales, sistemas de aire acondicionado del enfriador, sistemas de refrigeración del enfriador, y sistemas de bomba de calor comerciales o residenciales. Preferentemente, el dispositivo de transferencia del calor es un dispositivo de refrigeración o de un sistema de aire acondicionado .
Ventajosamente, el dispositivo de transferencia del calor contiene un compresor de tipo centrífugo.
La invención también proporciona el uso de una composición de la invención en un dispositivo de transferencia del calor como se describió aquí.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un agente de soplado que comprende una composición de la invención.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona una composición espumosa que comprende uno o más componentes capaces de formar espuma y una composición de la invención.
Preferentemente, los uno o más componentes capaces de formar espuma son seleccionados de los poliuretanos , polímeros termoplásticos y resinas, tales como el poliestireno, y las resinas de epoxi.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona una espuma que se puede obtener de la composición espumosa de la invención.
Preferentemente la espuma comprende una composición de la invención.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona una composición que se puede rociar, que comprende un material que va a ser rociado y un propulsor que comprende una composición de la invención.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para el enfriamiento de un artículo que comprende condensar una composición de la invención y después dé esto evaporar la composición en la proximidad del artículo que va a ser enfriado.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para el calentamiento de un artículo que comprende la condensación de una composición de la invención en la proximidad del artículo que va a ser calentado y después de esto evaporar la composición.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para extraer una substancia a partir de la biomasa, que comprende poner en contacto la biomasa con un solvente que comprende una composición de la invención, y separar la substancié del solvente .
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método de limpieza de un artículo que comprende poner en contacto el artículo con un solvente que comprende una composición de la invención.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para extraer un material de una solución acuosa que comprende poner en contacto la solución acuosa con un solvente que comprende una composición de la invención, y separar el material del solvente .
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para extráer un material de una matriz sólida particulada que comprende poner en contacto la matriz sólida particulada con un solvente, que comprende una composición de la invención, y separar el material del solvente .
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un dispositivo de generación de potencia mécánica que comprende una composición de la invención.
Preferentemente, el dispositivo de generación de la potencia mecánica está adaptado para utilizar un Ciclo de Rankine o una modificación del mismo, para generar trabajo a partir del calor.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para retroadaptar un dispositivo de transferencia del calor que comprende la etapa de remover un fluido de transferencia del calor existente, e introducir una composición de la invención. Preferentemente, el dispositivo de transferencia del calor es un dispositivo de ref igeración o un sistema de aire acondicionado (estático) . Ventajosamente, el método comprende además la etapa de obtener una asignación de un crédito de emisión de gases de invernadero (por ejemplo dióxido de carbono) .
De acuerdo cón el método de retroadaptación descrito anteriormente, un fluido de transferencia del calor existente puede ser removido totalmente del dispositivo de transferencia del calor antes de introducir una composición de la invención. Un fluido de transferencia del calor existente puede ser también removido parcialmente de un dispositivo de transferencia del calor, seguido por la introducción de una composición de la invención.
En otra modalidad en donde el fluido de transferencia del calor es el R-134a, y la composición de la invención contiene R-134a, R-1234ze(E) y R-152a (y componentes opcionales como un lubricante, un estabilizador o un retardante de la flama), el R-1234ze(E), el R-152a, etc., pueden ser agregados al R-134a en el dispositivo de transferencia del calor, por lo cual se forman las composiciones de la invención, y el dispositivo de transferencia de calor de la invención, in situ. Algo del R-134a existente puede ser removido del dispositivo de transferencia del calor previo a la adición del R-1234ze(E), R-152a, etc., para facilitar la provisión de los componentes de las composiciones de la invención en las proporciones deseadas .
Por consiguiente, la invención proporciona un método para la preparación de una composición y/o un dispositivo de transferencia del calor de la invención que comprende introducir el R-1234ze(E) y el R-152a, y los componentes opcionales tal como un lubricante, un estabilizador o un retardante de la flama, en un dispositivo de transferencia del calor que contiene . un fluido de transferencia del calor existente que es el R-134a. Opcionalmente , al menos algo del R- 134.a es removido del dispositivo de transferencia del calor antes de la introducción del R-1234ze(E), R-152a, etc.
Por supuesto, las composiciones de la invención pueden ser preparadas simplemente mezclando el R-1234ze(E) y el R-152a, opcionalmente el R-134a (y los componentes opcionales tales como un lubricante, un estabilizador o un retardante de la flama adicional) en las proporciones deseadas . Las composiciones pueden ser agregadas entonces a un dispositivo de transferencia de calor (o utilizadas de cualquier otra manera como se definió aquí) que no contienen el R-134 o cualquier otro fluido de transferencia del calor existente, tales como un dispositivo del cual el R-134a o cualquier fluido de transferencia del calor existente ha sido removido .
En un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para reducir el impacto ambiental que surge de la operación de un producto que comprende un compuesto o composición existente, el método comprende reemplazar al menos parcialmente el compuesto o composición existente con una composición de la invención. Preferentemente, este método comprende la etapa de obtener una asignación de un crédito por emisión de gases de invernadero .
Por impacto ambiental se incluye la generación y emisión de los gases de calentamiento de invernadero por medio de la operación del producto.
Como es mencionado anteriormente, este impacto ambiental se puede considerar que incluye no solamente aquellas emisiones de los compuestos o composiciones que tienen un impacto ambiental significativo de la fuga u otras pérdidas, sino que también incluye la emisión de dióxido de carbono que surge de la energía consumida por el dispositivo durante su vida de trabajo útil. Tal impacto ambiental puede ser cuantificado por la medición conocida como Impacto de Calentamiento Equivalente Total (TEWI) . Esta medición ha sido utilizada en la cuantificación del impacto ambiental de ciertos equipos de aire acondicionado y de refrigeración, estacionarios, incluyendo por ejemplo los sistemas dé refrigeración de los supermercados (véase, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Total equivalent warming impact) .
El impacto ambiental puede además ser considerado que incluye las emisiones de gases de invernadero que surgen de la síntesis y fabricación de los compuestos y composiciones. En este caso, las emisiones de la fabricación son agregadas al consumo de energía y a los efectos de la pérdida directa para dar la medición conocida como Producción, de Carbono del Ciclo de Vida (LCCP, véase por ejemplo htt : //www. sae . org/events/aars/presentations/2007papasavva.pd f) . El uso del LCCP es común en la evaluación del impacto ambiental de los sistemas de aire acondicionado de un automóvil .
El (los) crédito (s) es (son) otorgado (s) por reducir las emisiones contaminantes que contribuyen al calentamiento global y pueden, por ejemplo, ser tramitados' en un banco, comercializados o vendidos. Los mismos son expresados convencionalmente en una cantidad equivalente de dióxido de carbono. Por consiguiente, si la emisión de 1 kg de R-134a es evitada, entonces un crédito por emisión de 1 x 1300 = 1300 kg CO2 equivalente puede ser otorgado.
En otra modalidad de la invención, se proporciona un método para generar crédito (s) por emisión de gases de invernadero que comprende: (i) reemplazar un compuesto o composición existente con una composición de la invención, en donde la composición de la invención tiene un GWP inferior que el compuesto o composición existente; y (ii) obtener el crédito por la emisión de gases de invernadero para la etapa de reemplazo.
En una modalidad preferida, el uso de la composición de la invención conduce a que el equipo tenga un impacto de Calentamiento Equivalente Total inferior, y/o a una Producción de Carbono del Ciclo de Vida inferior que aquel que podría ser logrado por el uso del compuesto o composición existente.
Estos métodos pueden ser llevados a cabo sobre · cualquier producto adecuado, por ejemplo en los campos del acondicionamiento del aire, la refrigeración (por ejemplo la refrigeración a temperatura baja e intermedia) , la transferencia del calor, los agentes de soplado, los aerosoles o propulsores que se pueden rociar, los dispositivos dieléctricos gaseosos, criocirugía, los procedimientos de veterinaria, procedimientos dentales, extinción de incendios, supresión de la flama, solventes (por ejemplo portadores para saborizantes y fragancias) , agentes de limpieza, tomas de aire caliente, pistolas de perdigones, substancias anestésicas tópicas, y aplicaciones dé expansión.
Preferentemente, el campo es el acondicionamiento del aire o la refrigeración.
Los ejemplos de los productos adecuados incluyen dispositivos de transferencia del calor, agentes de soplado, composiciones espumosas, composiciones que se pueden rociar, solventes y dispositivos de generación de potencia mecánica. En una modalidad preferida, el producto es un dispositivo de transferencia del calor, tal como un dispositivo de refrigeración o una unidad de aire acondicionado.
El compuesto o composición existente tiene un impacto ambiental como se mide por GWP y/ó TEWI y/o LCCP que es mayor que la composición de la invención que la misma reemplaza. El compuesto o composición existente puede comprender un compuesto de fluorocarburo, tal como un compuesto de perfluoro-, hidrofluoro- , clorofluoro- o hidroclorofluoro-carburo o la misma puede una olefina fluorada.
Preferentemente, el compuesto o composición existente es un compuesto o composición para la transferencia del calor tal como un refrigerante. Los ejemplos de los refrigerantes que pueden ser reemplazados incluyen R-134A, R-152a, R-1234yf, R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507, R-22 y R-404a. Las composiciones de la invención "son particularmente adecuadas como reemplazos para el R-134a, R-152a O R-1234yf.
Cualquier cantidad del compuesto o composición existente puede ser reemplazada para reducir el impacto ambiental. Esto puede depender del impacto ambiental del compuesto o composición existente que es reemplazada y el impacto ambiental de la composición de reemplazo de la invención. Preferentemente, el compuesto o composición existente en el producto es reemplazado totalmente por la composición de la invención.
La invención es ilustrada por los siguientes ejemplos no limitativos.
Ejemplos Flamabilidad La flamabilidad del R-152a en el aire a la presión atmosférica y humedad controlada fue estudiada en el aparato del recipiente de prueba como se describe por la metodología del estándar 34 de ASHRAE . La temperatura de prueba utilizada fue de 23 °C; la humedad fue controlada para que sea 50 % relativa con respecto a una temperatura estándar de 25°C (77°F). El diluyente utilizado fue el R-1234ze(E), que se encontró que va a ser no flamable bajo estas condiciones de prueba. Los gases combustibles y el combustible fueron sometidos a la purga al vacío del cilindro para remover el aire disuelto u otros gases inertes previos a la prueba.
Los resultados de esta prueba son mostrados en la Figura 1, en donde los vértices del diagrama representan el aire puro, el combustible y el diluyente. ,Los puntos sobre el interior del triángulo representan las mezclas del aire, el combustible y el diluyente . La región flamable de tales mezclas fue encontrada por experimentación y está encerrada por la línea curva.
Se encontró que las mezclas binarias de R-152a y R-1234ze(E) que contienen al menos 70% v/v (aproximadamente 80% p/p) de R-1234ze(E) fueron no flamables cuando se mezclan con aire en todas las proporciones. Esto es mostrado por la línea continua en el diagrama, que es una tangente para la región flamable y - epresenta la línea de mezclado del aire con una mezcla del combustible/diluyente en las proporciones de 70% v/v del diluyente con respecto al 30 % v/v del combustible.
Utilizando la metodología anterior se han encontrado las siguientes composiciones que van a ser no flamables a 23 °C (también -se muestran las relaciones del flúor asociadas) .
Se puede observar que mezclas no flamables que comprenden el R-152a y R-1234ze(E) pueden ser creadas si la relación del flúor de la mezcla es mayor que aproximadamente 0.57.
Funcionamiento de las mezclas de R-152a/R-1234ze y R-152a/R-1234ze/R-134a El funcionamiento de las composiciones binarias y ternarias seleccionadas de la invención fue estimado utilizando un modelo de propiedades termodinámicas en conjunción con un ciclo de compresión de vapor idealizado. El modelo termodinámico utilizó la ecuación de estado Peng Robinson para representar las propiedades de la fase vapor y el equilibrio del vapor- líquido de las mezclas, junto con una correlación polinomial de la variación de la entalpia del gas ideal de cada componente de las mezclas con la temperatura. Los principios detrás de esta ecuación de estado para modelar las propiedades termodinámicas y el equilibrio de vapor-líquido son explicados más completamente en The Properties of Gases and Liquids (5/a. edición) por BE Poling, JM Prausnitz y JM O'Connell pub. McGraw Hill 2000, en particular los Capítulos 4 y 8 (que son incorporados aquí para referencia) .
Los datos de las propiedades básicas requeridos para utilizar este modelo fueron: temperatura crítica y presión crítica; presión de vapor y la propiedad relacionada del factor acéntrico de Pitzer; la entalpia del gas ideal, y los datos de equilibrio de vapor-líquido medidos para los sistemas binarios R-152a/R-1234ze (E) .
Los datos de las propiedades básicas (propiedades críticas, factor acéntrico, presión de vapor y entalpia del gas ideal) para R-152a fueron derivados de las fuentes de literatura incluyendo: NIST REFPROP Versión 8.0 (incorporado aquí para referencia) . El punto crítico y la presión de vapor para el R-1234ze(E) fueron medidas experimentalmente . La entalpia del gas ideal para R-1234ze(E) sobre un intervalo de temperaturas fue estimado utilizando el software de modelación molecular Hyperchem 7.5, que es incorporado aquí para referencia.
Los datos de equilibrio del vapor- líquido para R-152a con R-1234ze(E) fueron modelados utilizando la ecuación de estado con las reglas de mezclado de van der Waals como sigue. Los datos del equilibrio del líquido-vapor para R-152a con el R-1234ze(E) fueron modelados utilizando la ecuación de estado con las reglas de mezclado de van der Waals y optimizando la constante de interacción para reproducir la composición azeotrópica conocida de aproximadamente 28 % p/p del R-1234ze(E) a -25 °C. Los datos del equilibrio de vapor- líquido para el R-152a con R-134a fueron tomados de la literatura, especialmente las referencias citadas en el código NIST REFPROP, y los datos utilizados para obtener por regresión un valor de la constante de interacción. Los datos del equilibrio de vapor-líquido para el R-134a con el R-1234ze(E) fueron medidos en un alambique de reciclaje isotérmico durante el intervalo de -40 hasta +50 °C y los datos resultantes fueron también ajustados a la ecuación de Peng Robinson. Ningún azeótropo se encontró que existe entre el R-134a y el R-1234ze(E) en este intervalo de temperatura.
El funcionamiento de refrigeración de las composiciones seleccionadas de la invención fue modelado utilizando las siguientes condiciones del ciclo.
Temperatura de condensación (°C) 60 Temperatura de evaporación (°C) 0 Subenfriamiento (K) 5 Sobrecalentamiento (K) 5 Temperatura de succión. (°C) 15 Eficiencia isentrópica 65 % Relación de depuración 4 % Trabajo (kW) 6 Diámetro de la línea de succión (mm) 16.2 Los datos del funcionamiento de refrigeración de estas composiciones son descritos en las siguientes tablas.
Las composiciones binarias de la invención ofrecen no flamabilidad y eficiencia energética mejorada, comparado con el R1234yf, y ofrecen una capacidad mejorada significativamente comparado con el R-1234ze(E) solo. La caída de la presión de la línea de succión también es más favorable que el R-1234ze(E) y para la mayoría de las composiciones la caída de la presión también es más favorable que para el R-1234yf. El efecto práctico de esto será que en un sistema real la capacidad efectiva de las composiciones cuando se compara con el R-1234yf será algo más elevada que aquella predicha por la teoría, puesto que el efecto de la reducción de la caída de la presión de la succión es incrementar la capacidad del rendimiento efectiva del compresor del sistema. Esto es especialmente verdadero para los sistemas de aire acondicionado o de bombas de calor.
Las composiciones ternarias de la invención ofrecen una capacidad de enfriamiento incrementada cuando se comparan con el R-1234ze(E) mientras que se reduce adicionalmente la flamabilidad de la mezcla. Sorprendentemente, es posible lograr un funcionamiento cercano a aquel esperado de las mezclas no flamables de R-152a y R-134a a un GWP significativamente inferior del fluido.
Tabla 1: Datos de funcionamiento teórico de las comoosiciones de R-152a R-1234zeíEi de la invención R152a % b/p 12 13 14 15 16 17 18 R1234ze/E) % b/p 88 87 86 85 84 83 82 R1234 Resultados de los cálculos 134a R1234yf ze(E) 12/88 13/87 14/86 15/85 16/84 17/83 18/82 «elación de la presión 5.79 5.24 5.75 5.71 5.71 5.70 5.70 5.70 5.69 5.69 Eficiencia volumétrica 83.6% 84.7% 82.8% 83.3% 83.3% 83.4% 83.4% 83.4% 83.5% 83.5% Deslizamiento condensador K 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 Deslizamiento evaporador 0.0 0.0 0.0 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Temperatura entrada evaporador °C 0.0 0.0 0.0 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 Temperatura salida condensador °C 55.0 55.0 55.0 54.8 54.8 54.8 54.8 54.8 54.8 54.8 Presión condensador bares 16.88 16.46 12.38 13.16 13.22 13.28 13.33 13.38 13.43 13.48 Presión evaporador bares 2.92 3.14 2.15 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 Efecto refrigeración kJ/kg 123.76 94.99 108.63 119.92 120.86 121.81 122.77 123.72 124.68 125.63 COP 2.03 1.91 2.01 2.04 2.04 2.05 2.05. 2.05 2.05 2.05 Temperatura descarga "C 99.15 92.88 86.66 90.80 91.13 91.46 91.79 92.12 92.44 92.77 Vel. flujo másico kg/ r 174.53 227.39 198.83 180.13 178.71 177.32 175.94 174.59 173.25 171.93 Velocidad flujo volumétrico m3/hr 13.16 14.Q3 18.29 16.81 16.71 16.61 16.51 16.42 16.33 16.24 Capacidad volumétrica kJ/m3 1641 1540 1181 1285 1293 1301 1308 1316 1323 1330 Caída de presión kPa/m 953 1239 1461 1247 1232 1217 1203 1189 1176 1 63 Densidad gas salida evaporador kg/m3 13.26 16.21 10.87 10.71 10.70 10.68 10.66 10.63 10.61 10.59 10 Densidad gas salida condensador kg/m3 86.37 99.16 67.78 65.54 66.39 66.24 66.09 65.93 65.77 65.60 GWP (AR4) 1430 4 6 20 21 23 24 25 26 27 GWP (TAR) 6 20 21 22 23 24 25 27 F/(F+H) 0.667 0.603 0.598 D.594 0.589 0.584 0.580 0.575 Capacidad reí. respecto a 1234yf 106.6% 100.0% 76.7% 83.5% 84.0% 84.5% 85.0% 85.4% 85.9% 86.4% COP relativa 106.0% 100.0% 105.3% 106.8% 106.9% 107.0% 107.1% 107.2% 107.3% 107.4% Caída de presión relativa 76.9% 100.0% 117.9% 100.6% 99.4% 98.2% 97.1% 96.0% 94.9% 93.8% 15 Tabla 2: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 12 % b/p de R-152a Tabla 3: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234zé{E)/R-134a seleccionadas que contienen 13 % b/p de R-152a 13 13 13 13 13 13 13 13 13 R-152a (%b/p) R-134a (%b/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 R-1234ze(E) (%b/p) 77 72 67 62 57 52 47 42 37 DATOS COMPARATIVOS Resultados de los cálculos 134a R1234yf R1234ze(E) 13/10/77 13/15/72 13/20/67 13/25/62 13/30/57 13/35/52 13/40/47 13/45/42 13/50/37 Kelacion de la presión 5.79 5.24 5.75 5.69 5.69 5.68 5.67 5.67 5.67 5.67 5.67 5.6/ Eficiencia volumétrica 83.6% 84.7%82.8% 83.4% 83.5% 83.5% 83.6% 83.7% 83.7% 83.8% 83.8% 83.8% Deslizamiento condensador K 0.0 0.0 0.0 0.6 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4 0.4 5 Deslizamiento evaporador K 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 Temperatura entrada °C 0.0 0.0 0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 evaporador Temperatura salida °c 55.0 55.0 55.0 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 54.8 54.8 condensador Presión condensador bares 16.88 16.46 12.38 13.78 14.05 14.31 14.56 14.79 15.02 15.23 15.43 15.62 Presión evaporador bares 2.92 3.14 2.15 2.42 2.47 2.52 2.57 2.61 2.65 2.69 2.72 2.75 Efecto refrigeración kJ/kg 123.76 94.99 108.63 121.78 122.26 122.76 123.30 123.88 124.51 125.20 125.96 126.79 COP 2.03 1.91 2.01 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 Temperatura descarga °C 99.15 92.88 86.65 92.26 92.81 93.37 93.93 94.49 95.06 95.65 96.24 96.86 Vel. flujo másico - kg/hr 174.53 227.39 198.83 177.37 176.67 175.95 175.18 174.36 173.48 172.52 171.49 170.36 Velocidad flujo volumétrico m3/hr 13.16 14.03 18.29 16.01 15.70 15.41 15.14 14.89 14.65 14.44 14.24 14.05 Capacidad volumétrica kJ/m3 1641 1540 1 181 1349 1376 1402 1427 1451 1474 1496 1517 1537 Caída de presión kPaJm 953 1239 1461 1 174 1 148 1123 1 100 1078 1057 1037 1018 999 GWP (BASE TAR) 5 150 215 280 344 409 474 538 603 668 F/ÍF+H) 0.667 0.599 0.599 0.600 0.600 0.600 0.601 . 0.601 0.601 0.602 Capacidad reí. respecto a 106.6% 100.0% 76.7% 87.6% 89.3% 91.0% 92.7% 94.2% 95.7% 97.2% 98.5% 99.8% 1234yf COP relativa 106.0% 100.0% 105.3% 106.8% 106.7% 106.7% 106.6% 106.6% 106.6% 106.6% 106.6% 106.6% Caída de Dresión relativa 76.9% 100.0% 117.9% 94.7% 92.6% 90.6% 88.8% 87.0% 85.3% 83.7% 82.1% 80.7% 15 Tabla 4: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 14 % blp de R-152a R-152a (%b/p) 14 14 14 14 14 14 14 14 14 R-134a (%b/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - R-1234ze(E) (%b/p) 76 71 66 61 56 51 46 41 36 DATOS COMPARATIVOS Resultados de los cálculos 134a R1234yf R1234ze(E) 14/10/76 14/15/71 14/20/66 14/25/61 14/30/56 14/35/51 14/40/46 14/45/41 14/50/36 Relación de la presión 5.79 5.24 5.75 5.69 5.68 5.68 5.67 5.67 5.67 5.67 5.67 5.67 Eficiencia volumétrica 83.6% 84.7%82.8% 83.5% 83.5% 83.6% 83.6% 83.7% 83.7% 83.8% 83.8% 83.9% Deslizamiento condensado r* 0.0 0.0 0.0 0.6 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4 0.3 Deslizamiento evaporador 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 Temperatura entrada °C 0.0 0.0 0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 evaporador Temperatura salida °C 55.0 55.0 55.0 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 54.8 54.8 54.8 condensador Presión condensador bares 16.T8 16.46 12.38 13.83 14.10 14.35 14.59 14.82 5.05 15.25 15.45 15.63 2.66 2.69 2.73 2.76 Presión evaporador bares 2.92 3.14 2.15 2.43 2.48 2.53 2.57 2.62 Efecto refrigeración kJ/kg 123.76 94.99 108.63 122.74 123.23 123.75 124.30 124.89 125.54 126.24 127.02 127.87 COP 2.03 1.91 2.01 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 Temperatura descarga °C 99.15 92.88 86.66 92.58 93.14 93.69 94.25 94.82 95.39 95.98 96.58 97.19 Vel. flujo másico kg/hr 174.53 227.39 198.83 175.98 175.28 174.55 173.78 172.95 172.06 171.10 170.05 168.92 Velocidad flujo volumétrico m3/hr 13.16 14.03 18.29 15.93 15.62 15.34 15.08 14.83 14.60 14.39 14.19 14.01 Capacidad volumétrica kJ/m3 1641 1540 1181 1356 1382 1408 1433 1457 1479 1501 1522 1542 Caída de presión kPa m 953 1239 1461 1161 1135 1111 1088 1067 1046 1027 1008 990 G P (BASE TAR) 6 151 216 281 345 410 475 540 604 669 F/(F+H) 0.667 0.594 0.595 0.595 0.595 0.596 0.596 0.597 0.597 0.597 Capacidad reí. respecto a 106.6% 100.0% 76.7% 88.1% 89.8% 91.5% 93.1% 94.6% 96.1% 97.5% 98.9% 100.1 % 1234yf COP relativa 106.0% 100.0% 105.3% 106.9% 106.8% 106.8% 106.8% 106.7% 106.7% 106.7% 106.7% 106.8% f.aírla rip prP ¡i(Sn relativa 76.9% 100.0% 117.9% 93.7% 91.6% 89.7% 87.8% 86.1 % 84.4% 82.9% 81.4% 79.9% Tabla 5: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-123 ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 15 % b/p de R-152a 15 Tabla 6: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 16 % b p de R-152a 15 Tabla 7: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 17 % b/p de R-152a 15 Tabla 8: Datos de funcionamiento teórico de las mezclas de R-152a/R-1234ze(E)/R-134a seleccionadas que contienen 18 % b/p de R-152a R-152a (%b/p) 18 18 18 18 18 18 18 18 18 R-134a (%b/p) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 R-1234ze(E) (%b/p) DATOS COMPARATIVOS 72 67 62 57 52 47 42 37 32 Resultados de los cálculos 134a R1234yf R1234ze(E) 18M0/72 18/15/67 18/20/62 18/25/57 18/30/52 18/35/47 18/40/42 18/45/37 18/50/32 Keiacion ae la presión 5.79 5.24 5.75 5.68 5.67 5.67 5.67 5.66 5.66 5.67 5.67 5.68 Eficiencia volumétrica 83.6% 84.7%82.S% 83.6% 83.7% 83.7% 83.8% 83.8% 83.9% 83.9% 84.0% 84.0% Deslizamiento condensador K 0.0 0.0 0.0 0.6 0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.3 0.3 Deslizamiento evaporador K 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.1 Temperatura entrada °C 0.0 0.0 0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 evaporador Temperatura salida °c 55.0 55.0 55.0 54.7 54.7 54.7 54.7 54.7 ' 54.8 54.8 54.8 54.9 condensador Presión condensador bares 16.88 16.46 12.38 14.01 14.26 14.50 14.73 14.94 15.15 15.34 15.52 15.69 Presión evaporador bares 2.92 3.14 2.15 2.47 2.51 2.56 2.60 2.64 2.67 2.71 2.74 2.76 Efecto refrigeración kJ/kg 123.76 94.99 108.63 126.62 127.15 127.71 128.32 128.97 129.68 130.46 131.31 132.24 COP 2.03 1.91 2.01 2.05 2.05 2.05 2.05 2.05 2.05 2.05 2.05 .2.05 Temperatura descarga °C 99.15 92.88 86.66 93.88 94.44 94.99 95.56 96. 3 96.71 97.31 97.91 98.54 Vel. flujo másico kg/hr 174.53 227.39 198.83 170.59 169.88 169.13 168.33 167.48 166.56 165.57 164.50 163.35 Velocidad flujo volumétrico m3/hr 13.16 14.03 18.29 15.61 15.33 15.07 14.83 14.60 14.39 14.20 14.02 13.85 Capacidad volumétrica kJ m3 1641 1540 1181 1383 1409 1433 1457 1479 1501 1521 1541 1559 Caída de presión kPa/m 953 1239 1461 1112 1088 1066 1045 1025 1006 988 971 955 GWP (BASE TAR) 6 156. 221 285 350 415 479 544 609 674 F/(F*H) 0.667 0.576 0.576 0.577 0.577 0.578 0.578 0.579 0.579 0.580 Capacidad reí. respecto a 106.6% 100.0% 76.7% 89.8% 91.5% 93.1% 94.6% 96.1% 97.5% 98.8% 100.1% 101 .3% 1234yf COP relativa 106.0% 100.0% ' 105.3% 107.3% 107.3% 107.2% 107.2% 107.2% 107.2% 107.2% 107.3% 107.3% Caída de presión relativa 76.9% 100.0% 17.9% 89.7% 87.8% 86.0% 84.4% 82.8% 81.2% 79.8% 78.4% 77.1% Se hace constar que con relación a esta fecha, mejor método conocido por la solicitante para llevar a práctica la citada invención, es el que resulta claro de presente descripción de la invención.

Claims (53)

REIVINDICACIONES < Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:
1. Una composición de transferencia de calor, caracterizada porque consiste esencialmente desde aproximadamente 82 hasta aproximadamente 88 % en peso del tra.ns-1 , 3 , 3 , 3 -tetrafluoropropeno (R-1234ze (E) ) y desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 18 % en peso del 1, 1-difluoroetano (R-152a) .
2. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque consiste esencialmente desde aproximadamente 83 hasta aproximadamente 87 % en peso del R-1234ze(E) y desde aproximadamente 13 hasta aproximadamente 17 % en peso del R-152a.
3. Una composición de transferencia de calor, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 85 % en peso del R-1234ze(E); desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 20 % en peso del R-152a, y desde . aproximadamente 5 hasta aproximadamente 60 % en peso del 1 , 1 , 1 , 2-tetrafluoroetano (R-134a) .
4. Una composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20 % en peso del R-152a, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 55 % del R-134a, y desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 80 % en peso del R-1234ze(E).
5. Una composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 18 % en peso del R-152a, desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 50 % del R-134a, y desde aproximadamente 32 hasta aproximadamente 78 % en peso del R-1234ze(E) .
6. Una composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 18 % en peso del R-152a, desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 50 % del R-134a, y desde aproximadamente 32 hasta aproximadamente 70 % en peso del R-1234ze(E).
7. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque consiste esencialmente de R-1234ze(E), R-152a y R-134a.
8. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque tiene un potencial de calentamiento global de menos de 1000, preferentemente de menos de 150.
9. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el deslizamiento de la temperatura es menor que aproximadamente 10 K, preferentemente menor que aproximadamente 5 K.
10. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque tiene una capacidad de refrigeración volumétrica dentro de aproximadamente 15 %, preferentemente dentro de aproximadamente 10 % del refrigerante existente que el mismo está propuesto para reemplazar.
11. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es menos flamable que el R-152a solo o el R-1234yf solo.
12. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene: (a) un límite flamable más elevado; (b) una energía de encendido más elevada; y/o (c) una velocidad de la flama inferior comparado con el R-152a solo o el R-1234yf solo.
13. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es no flamable.
14. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque tiene una eficiencia del ciclo dentro de aproximadamente 5 % del refrigerante existente que el mismo está propuesto para remplazar .
15. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque tiene una temperatura de descarga del compresor dentro de aproximadamente 15 K, preferentemente dentro de aproximadamente 10 K, del refrigerante existente que el mismo está propuesto para reemplazar.
16. Una composición, caracterizada porque comprende un lubricante y una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
17. Una composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el lubricante se selecciona de un aceite mineral, aceite de silicona, polialquilbencenos , esteres de poliol, polialquilen glicoles, ésteres de polialquilen glicol, éteres de polivinilo, poli (alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.
18. Una composición de conformidad con las reivindicaciones 16 o 17, caracterizada porque además comprende un estabilizador.
19. Una . composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el estabilizador se selecciona de los compuestos a base de dienos , fosfatos, compuestos de fenol y epóxidos, y mezclas de los mismos.
20. Una composición, caracterizada porque comprende un retardante de la flama y una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
21. Una composición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque el retardante de la flama es seleccionado del grupo que consiste de tri-(2-cloroetil) -fosfato, (cloropropil) fosfato, tri-(2,3- . dibromopropil) -fosfato, tri- (1, 3 -dicloropropil) -fosfato, fosfato de diamonio, varios compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarburo fluorado, un bromocarburo fluorado, un trifluoro yodometano, perfluoroalquil aminas, bromo-fluoroalquil aminas y mezclas de los mismos.
22. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es una composición refrigerante.
23. Un dispositivo de transferencia de calor, caracterizado porque contiene una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
24. El uso de una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en un dispositivo de transferencia de calor.
25. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con las reivindicaciones 23 o 24, caracterizado porque es un dispositivo de refrigeración.
26. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque se selecciona del grupo que consiste de sistemas de aire acondicionado de un automóvil, sistemas de aire acondicionado residencial, sistemas de aire acondicionado comercial, sistemas de refrigerador residencial, sistemas de congelador residencial, sistemas de refrigerador comercial, sistemas de congelador comercial, sistemas de aire acondicionado del 5 enfriador, sistemas de refrigeración del enfriador, y sistemas de bombas de calor comercial o residencial.
27. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con las reivindicaciones 25 o 26, caracterizado porque contiene un compresor. ¦10
28. Un agente de soplado, caracterizado porque comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
29. Una composición espumosa, caracterizada porque comprende uno o más componentes capaces de formar una espuma 15 y una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en donde uno o más componentes capaces de formar una espuma son seleccionados de los poliuretanos, polímeros termoplásticos y resinas, tales como poliestireno, y resinas de epoxi, y mezclas de los mismos. 20
30. Una espuma, caracterizada porque se puede obtener a partir de la composición espumosa de conformidad con la reivindicación 29.
31. Una espuma de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada porque comprende una composición de 25 conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
32. Una composición que se puede rociar, caracterizada porque comprende el material que va a ser rociado y un- propulsor que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
33. Un método para el enfriamiento de un articulo, caracterizado porque condensar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 y después de esto evaporar la composición en la proximidad del artículo que va a ser enfriado .
34. Un método para el calentamiento de un articulo, caracterizado porque comprende condensar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 en la proximidad del artículo que va a ser calentado y después de esto evaporar la composición.
35. Un método para extraer una substancia de la biomasa, caracterizado porque comprende poner en contacto la biomasa con un solvente que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, y separar la substancia del solvente.
36. Un método de limpieza de un artículo, caracterizado porque comprende poner en contacto el artículo con un solvente que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
37. Un método de extracción de un material de una solución acuosa, caracterizado porque comprende poner en contacto la solución acuosa con un solvente que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, y separar la substancia del solvente . '
38. Un método de extracción de un material de una matriz sólida particulada, caracterizado porque comprende poner en contacto la matriz sólida particulada con un solvente que comprende una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, y separar el material del solvente.
39. Un dispositivo para la generación de potencia mecánica, caracterizado porque contiene una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
40. Un dispositivo para la generación de potencia mecánica de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque es adaptado para utilizar un ciclo de Rankine o una modificación, del mismo para generar trabajo a partir del calor.
41. Un método para retroadaptar un dispositivo de transferencia de calor, caracterizado porque comprende la etapa de remover un fluido de transferencia de calor existente, e introducir una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
42. Un método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración.
43. Un método de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado porque el dispositivo de transferencia de calor es un sistema de aire acondicionado.
44. Un método para reducir el impacto ambiental que surge de . la operación de un producto que comprende un compuesto o composición existente, caracterizado porque comprende reemplazar al menos parcialmente el compuesto o composición existente con una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
45. Un método para preparar una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, y/o un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 23 o 25 a 27, tal composición dispositivo de transferencia de calor contiene el R-134a, caracterizado porque comprende introducir el R-1234ze(E) y el R-152a, y opcionalmente un lubricante, un estabilizador y/o un retardante de la flama, en un dispositivo de transferencia de calor que contiene un fluido de transferencia de calor existente el cual es el R-134a.
46. Un método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque comprende la etapa de remover al menos algo del R-134a existente del dispositivo de transferencia de calor antes de introducir el R-1234ze(E) y el R-152a, y opcionalmente el lubricante, el estabilizador y/o el retardante de la flama.
47. Un método para generar un crédito por la emisión de gases de invernadero, caracterizado porque comprende: (i) el reemplazo de un compuesto o composición existente con una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en donde la composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 tiene un potencial de calentamiento global inferior que el compuesto o composición existente; y (ii) obtener un crédito por la emisión de gases de invernadero para la etapa de reemplazo.
48. Un método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque la composición de la invención conduce a un Impacto de Calentamiento Equivalente Total inferior, y/o a una Producción de Carbón del Ciclo de Vida inferior que el que es logrado por el uso del compuesto o composición existente.
49. Un método de conformidad con las reivindicaciones 47 o 48, caracterizado porque se lleva a cabo sobre un producto de los campos del aire acondicionado, la refrigeración, la transferencia de calor, los agentes de soplado, los aerosoles o los propulsores que se pueden rociar, dispositivos dieléctricos gaseosos, criocirugla, procedimientos veterinarios, procedimientos dentales, extinción de incendios, supresión de la flama, solventes, limpiadores, tomas de aire caliente, pistolas de perdigones, anestésicos tópicos, y aplicaciones de expansión.
50. Un método de conformidad con las reivindicaciones 44 o 49, caracterizado porque el producto es seleccionado de un dispositivo de transferencia de calor, un agente de soplado, una composición espumosa, una composición que se puede rociar, un solvente o un dispositivo para la generación de potencia mecánica.
51. Un método de conformidad con la reivindicación 50, caracterizado porque el producto es un dispositivo de transferencia de calor.
52. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 44 o 47 a 51, caracterizado porque el compuesto o composición existente es una composición de transferencia de calor.
53. Un método de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado porque la composición de transferencia de calor es un refrigerante seleccionado de R-134a, R-1234yf y R-152a.
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