Composición útil como fluido refrigerante y su uso en un sistema de transferencia de calor.

La invención se refiere a una composición útil como fluido refrigerante que comprende del 60 al 75% en peso del agente refrigerante pentafluoroetano (R-125); del 15 al 30% en peso del agente refrigerante 1,1-difluoroetano (R-152a); del 2 al 15% en peso de un agente refrigerante seleccionado de un primer grupo formado por 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (R-227ea) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) o una mezcla de ambos; y del 0 al 4% en peso de otro agente refrigerante seleccionado de un segundo grupo formado por dimetiléter (DME) y propano (R-290) o una mezcla de ambos. La invención se refiere también al uso de dicha composición en un sistema de transferencia de calor

Composición útil como fluido refrigerante y su uso en un sistema de transferencia de calor.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a una composición refrigerante, adaptada para ser usada como sustituto del monoclorodifluorometano ó R-22. La invención también se refiere a sistemas de refrigeración que comprenden tal composición.

Antecedentes de la invención

En los sistemas de refrigeración, o de forma más genérica de transferencia de calor, se ha venido utilizando como fluido refrigerante el monoclorodifluorometano (R-22) que, por tratarse de un hidrofluoroclorocarburo, resulta dañino para el medio ambiente debido a su reactividad con el ozono de la capa estratosférica de la atmósfera terrestre.

Debido a su actividad como agente destructor de la capa de ozono, el R-22 deberá ser sustituido totalmente en todos aquellos dispositivos y procedimientos en los que es utilizado. Por ello, la industria ha desarrollado compuestos y mezclas alternativas al mismo, tal como el R-407c, que es una mezcla que comprende 1,1,1,2-tetrafluoroetano (52%), pentafluoroetano (25%) y difluorometano (23%). Sin embargo, los aceites empleados en los actuales sistemas de refrigeración son inmiscibles con esta mezcla (R-407c). Con la finalidad de evitar este problema de inmiscibilidad, la industria ha desarrollado nuevos aceites a base de poliol-ester. Sin embargo, dichos nuevos lubricantes son diez veces más higroscópicos que los empleados con R-22.

Resulta altamente interesante la obtención de mezclas refrigerantes que puedan trabajar con los lubricantes tradicionales presentes en los sistemas que trabajan con R-22 y que tengan un comportamiento similar a este último.

Actualmente, las mezclas refrigerantes existentes en el mercado, como el R-407c, no presentan las características físico-químicas del R-22 en todos sus campos de aplicación, puesto que se comportan diferentemente a distintas temperaturas. Ello conlleva que, en función de la aplicación, el R-22 deba ser sustituido por mezclas distintas.

Mezclas o composiciones refrigerantes sustitutivas de R-22 y aplicables directamente con los aceites naturales o típicos de los sistemas de refrigeración, son las descritas en el documento EP1184438 Al, donde se presentan composiciones que contienen R-125 (pentafluoroetano), R-134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) y DME (dimetiléter) que son aplicables. Estos productos no se encuentran en la actualidad en el mercado debido a que tienen un GLIDE (Deslizamiento de temperatura) muy grande y no pueden sustituir una misma composición tal y como R-22 en todas las condiciones, es decir alta, media y baja temperatura, por lo que se necesitan varios productos (diferentes composiciones) para cada rango de temperaturas.

Otro ejemplo de composición sustitutiva de R-22 aparece descrito en la solicitud WO2006038766. En este documento se detallan mezclas refrigerantes de R-290 (propano), R-134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) y R-152a (1,1-difluoroetano).

Sin embargo, estas composiciones del estado de la técnica no tienen el mismo comportamiento que el R-22, por lo que no pueden servir como sustitutorias en todo el rango de temperaturas a las que pueden trabajar los sistemas operables con R-22. De hecho, en la solicitud de patente WO2006038766 arriba indicada, se citan numerosos productos, los cuales pueden ser usados en una composición refrigerante. Algunos de ellos son inflamables, así como sus mezclas, por lo que si no se especifica qué mezcla concreta de productos está propuesta, no se puede asegurar que ésta no sea inflamable, así como no se puede conocer cual es el GLIDE de la mezcla propuesta, o los rendimientos y potencias frigoríficas obtenidos con dicha mezcla.

Existe por tanto en el estado de la técnica la necesidad de formular una mezcla refrigerante alternativa al R-22 que no resulte perjudicial por la capa de ozono, que sea compatible con los aceites lubricantes utilizados con el R-22; y que pueda ser usada en toda la gama de temperaturas en la que era aplicable el R-22 y con rendimientos equivalentes.

Explicación de la invención

De la investigación exhaustiva y de un modo sorprendente, se han descubierto nuevas composiciones refrigerantes, que por el hecho de contener R-152 rebajan el factor GWP (Global Warming Potencial), factor que representa uno de los parámetros mas deseados en los nuevos productos. Además, este factor esta intrínsecamente unido al rendimiento energético en función de la fuente de producción eléctrica, por lo que el rendimiento de la mezcla es asimismo un factor deseable e imprescindible. Las mezclas propuestas tienen rendimientos parecidos al R-22 en todos los campos, alta, media y baja temperatura. En el estado actual de la técnica, no existe en el mercado ningún producto polivalente, con rendimiento igual al R-22 que lo pueda reemplazar.

Se ha formulado una composición que comprende del 60 al 75% en peso del agente refrigerante pentafluoroetano (R-125); del 15 al 30% en peso del agente refrigerante 1,1-difluoroetano (R-152a); del 2 al 15% en peso de un agente refrigerante seleccionado de un primer grupo formado por 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) o una mezcla de ambos; y del 0 al 4% en peso de otro agente refrigerante seleccionado de un segundo grupo formado por dimetiléter (DME) y propano (R-290) o una mezcla de ambos.

Según otra característica de la invención, la composición comprende del 65 al 75% en peso de R-125; del 15 al 30% en peso de R-152a; del 2 al 10% en peso de un agente refrigerante seleccionado de un primer grupo formado por R-227ea y R-134a o una mezcla de ambos; y del 0 al 4% en peso de otro agente refrigerante seleccionado de un segundo grupo formado por DME y propano (R-290) o una mezcla de ambos.

Según una variante de la composición, la misma comprende como agente refrigerante del primer grupo el compuesto R-227ea.

Según otra variante de la composición, la misma comprende como agente refrigerante del primer grupo el compuesto R-134a.

Según otra variante de la composición, la misma comprende como agente refrigerante del primer grupo una mezcla de los compuestos R227ea y R-134a.

La composición, objeto de la invención, se caracteriza porque comprende como agente refrigerante del segundo grupo dimetiléter (DME).

Según otra variante de la composición, la misma comprende como agente refrigerante del segundo grupo el compuesto propano (R-290).

Según otra variante de la composición, la misma comprende como agente refrigerante del segundo grupo una mezcla de los compuestos DME y R-290.

Es también objeto de la invención una composición que consiste esencialmente en un 70% en peso de R-125; un 20% en peso de R-152a; un 7% en peso de R-227ea y un 3% en peso de DME.

Según otra característica de la invención, la composición consiste esencialmente en un 68% en peso de R-125; un 24% en peso de R-152a; un 5% en peso de R-227ea y un 3% en peso de DME.

La composición objeto de la invención está caracterizada porque consiste esencialmente en un 70% en peso de R-125; un 22% en peso de R-152a; un 5% en peso de R-227ea y un 3% en peso de DME.

Según otra característica de la invención la composición consiste esencialmente en un 67% en peso de R-125, un 15% en peso de R-152a; un 15% en peso de R-134a; y un 3% en peso de DME.

Otro objeto de la presente invención es el uso de una composición según se ha descrito anteriormente como fluido refrigerante sustituto del R-22 en un sistema de transferencia de calor.

La presente invención tiene por objeto un sistema de transferencia de calor, adaptado para R-22, que comprende una composición según se ha descrito anteriormente.

Concretamente, los sistemas de transferencia de calor corresponden a sistemas frigoríficos y sistemas de acondicionamiento de aire con bombas de calor, siendo preferidos los sistemas de acondicionamiento de aire.

Breve descripción de los dibujos

Con la finalidad de ilustrar mejor las ventajas y propiedades de la composición objeto de la invención, se adjuntan a modo de ejemplos no limitativos, unas gráficas de presión en las que se representa, a distintas temperaturas, cuál es la presión de vapor, comparándose el mismo rango con los datos obtenidos con monoclorodifluorometano (R-22). Así, en...

1. Composición que comprende del 60 al 75% en peso del agente refrigerante pentafluoroetano (R-125); del 15 al 30% en peso del agente refrigerante 1,1-difluoroetano (R-152a); del 2 al 15% en peso de un agente refrigerante seleccionado de un primer grupo formado por 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) o una mezcla de ambos; y del 0 al 4% en peso de otro agente refrigerante seleccionado de un segundo grupo formado por dimetiléter (DME) y propano (R-290) o una mezcla de ambos.

2. La composición de la reivindicación 1, caracterizada porque comprende del 65 al 75% en peso del agente refrigerante pentafluoroetano (R-125); del 15 al 30% en peso del agente refrigerante 1,1-difluoroetano (R-152a); del 2 al 10% en peso de un agente refrigerante seleccionado de un primer grupo formado por 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a), o una mezcla de ambos; y del 0 al 4% en peso de otro agente refrigerante seleccionado de un segundo grupo formado por dimetiléter (DME) y propano o una mezcla de ambos.

3. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del primer grupo el compuesto 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea).

4. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del primer grupo el compuesto 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).

5. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del primer grupo una mezcla de los compuestos 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea) y 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).

6. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del segundo grupo el compuesto dimetiléter (DME).

7. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del segundo grupo el compuesto propano (R-290).

8. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende como agente refrigerante del segundo grupo una mezcla de los compuestos dimetiléter (DME) y propano (R-290).

9. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque consiste esencialmente en un 70% en peso de pentafluoroetano (R-125); un 20% en peso de 1,1-difluoroetano (R-152a); un 7% en peso de 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropano (R-227ea) y un 3% en peso de dimetiléter (DME).

10. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque consiste esencialmente en un 68% en peso de R-125; un 24% en peso de R-152a; un 5% en peso de R-227ea y un 3% en peso de DME.

11. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque consiste esencialmente en un 70% en peso de R-125; un 22% en peso de R-152a; un 5% en peso de R-227ea y un 3% en peso de DME.

12. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque consiste esencialmente en un 67% en peso de R-125, un 15% en peso de R-152a; un 15% en peso de R-134a; y un 3% en peso de DME.

13. Uso de una composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores como fluido refrigerante sustituto del monoclorodifluorometano (R-22) en un sistema de transferencia de calor.

14. Sistema de transferencia de calor que comprende una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 como fluido refrigerante, sustituto del monoclorodifluorometano (R-22).

15. Aparato para el acondicionamiento de aire que utiliza el sistema de transferencia de calor según la reivindicación 14.