COMPOSICIÓN REFRIGERANTE.

Una composición refrigerante que consiste en peso esencialmente de:

R134a de 53,2 a 39% R125 de 45 a 55% isopentano de 0,6 a 1% butano de 0,6 a 3% isobutano de 0,6 a 2%

La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes que no presentan efecto adverso en ozono estratosférico y a composiciones que son para uso tanto en sistemas de refrigeración como en sistemas de acondicionamiento de aire diseñados para usar sustancias 5 que agotan la capa de ozono (SAO) CFC12 (diclorodifluorometano), CFC502 (azeótropo de cloropentafluorometano y clorodifluorometano)) y HCFC22 (clorodifluorometano) y adicionalmente en equipos nuevos. Estas nuevas composiciones refrigerantes son compatibles con lubricantes que se encuentran habitualmente en sistemas de refrigeración y sistemas de acondicionamiento de aire. 10

Las composiciones se pueden usar también en equipos diseñados para sustancias que no agotan la capa de ozono.

Es bien conocido que clorofluorocarburos (CFC) tales como CFC12 y CDC502 e hidroclorofluorocarburos tales como HCFC22 aunque son eficientes energéticamente, no inflamables y de baja toxicidad migran a la estratosfera donde se descomponen con la luz 15 ultravioleta atacando la capa de ozono. Estas sustancias que agotan la capa de ozono se encuentran en proceso de ser reemplazadas por alternativas que no agotan la capa de ozono tales como hidrofluorocarburos (HFC) que también son no inflamables, eficientes y de baja toxicidad. Hay seis HFC principales, a saber HFC134a, HFC32, HFC125, HFC143a, HFC227ea y HFC152a, que pueden reemplazar bien individualmente o bien mezclados en mezclas a los 20 CFC y HCFC. Aunque HFC134a, HFC227ea y HFC152a se pueden usar para reemplazar SAO directamente, HFC32, HFC143a, y HFC125 se encuentran por lo general en mezclas como sustituyentes de SAO. Sin embargo HFC no presentan solubilidad adecuada en lubricantes tradicionales tales como aceites minerales y de alquilbenceno de modo que se han introducido lubricantes que contienen oxígeno sintéticos específicamente para nuevos equipos. Estos 25 nuevos lubricantes son caros e higroscópicos.

Se han comercializado mezclas refrigerantes tales como R404A, R507, R410A, R407C y otras como sustituyentes para CFC y HCFC pero, debido a que estas composiciones contienen sólo componentes de HFC, estas no se pueden usar con los lubricantes tradicionales que son habitualmente de uso con CFC y HCFC. Si estas mezclas se tienen que 30 usar para sustituir CDC y HCFC en equipos existentes, los principales fabricantes de productos químicos recomiendan que no se mantenga más del 5% del lubricante tradicional en el sistema, de modo que se requiere virtualmente un cambio completo del lubricante a un lubricante que contiene oxígeno sintético dando lugar a una reconversión completa, lo que es frecuentemente costoso y técnicamente insatisfactorio. 35

Aunque los fabricantes de equipos han adaptado sus unidades para funcionar con mezclas de HFC, estos no encuentran siempre los productos comercialmente disponibles tan satisfactorios como los CFC y HCFC que son reemplazados por estos nuevos refrigerantes. De forma particular para asegurar retorno de aceite adecuado, se han reemplazado lubricantes de hidrocarburo, tales como aceite mineral, por lubricantes que contienen oxígeno, de forma 5 reseñable poliolésteres y polialquilenglicoles. Desafortunadamente estos materiales son susceptibles de absorber humedad atmosférica, especialmente durante el mantenimiento, lo que puede contribuir a la excesiva corrosión y desgaste en el equipo reduciendo así su fiabilidad. Un objetivo clave de esta patente es proporcionar mezclas de HFC/hidrocarburo que permitan el uso continuado de aceites de aceites de hidrocarburo tanto en equipos existentes 10 como en nuevos.

De forma adicional, algunos refrigerantes, tales como R07C, presentan amplias variaciones de temperatura (> 4º C) en el evaporador y condensador, mientras que los fabricantes de equipos, en base a su experiencia con fluidos simples CFC/HCFC o azeótropos, prefieren refrigerantes con bajas variaciones. Un objetivo clave adicional de esta invención es 15 por tanto proporcionar mezclas de HFC/hidrocarburo que puedan sustituir CFC12, HCFC22 y azeótropo 502 (CFC115/HCFC22) permitiendo tanto el uso continuado de lubricantes de hidrocarburo en equipos y la minimización de las variaciones de temperatura en los intercambiadores de calor.

La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes que no son inflamables 20 en cualquiera de las condiciones de cambio de estado según se define en ASHRAE Standard 34, y que se pueden usar para sustituir SAO en una unidad existente sin la necesidad de cambiar el lubricante o llevar a cabo algún cambio significativo en la estructura del sistema. En equipos nuevos las composiciones de refrigerante permiten el uso continuado de aceites de hidrocarburo, si bien los fabricantes pueden tener la oportunidad de modificar sus unidades 25 para optimizar los rendimientos de los nuevos refrigerantes, por ejemplo, seleccionando las longitudes más apropiadas de tubos de capilaridad. Cuando se experimenta ingreso de humedad u otros problemas con aceites que contienen oxígeno las nuevas composiciones permiten que tales aceites sean reemplazados por aceites de hidrocarburos.

Se conoce en la técnica que la adición de una pequeña cantidad de hidrocarburo a una 30 composición refrigerante que contiene un HFC o mezclas de HFC puede dar lugar a que se disuelva suficiente hidrocarburo en el lubricante para ser transportado al sistema de modo que se mantiene la lubricación del compresor en todo momento. Es obvio que cuanto mayor sea el contenido en hidrocarburo de la composición mayor será la capacidad del refrigerante de transportar el lubricante de nuevo al compresor. Sin embargo, un contenido demasiado 35

elevado de hidrocarburo puede conducir a mezclas inflamables. Si bien los refrigerantes inflamables son aceptables en algunas aplicaciones, esta invención se refiere a composiciones no inflamables para uso en equipos donde están prohibidos los refrigerantes inflamables. Sin embargo no se entiende bien cómo conseguir composiciones no inflamables en cualquier condición incluyendo el cambio de estado de las composiciones refrigerantes lo que puede 5 tener lugar durante una fuga del refrigerante del sistema o durante el almacenamiento.

No todos los HFC son no inflamables según se define en ASHRAE Standard 34. HFC143a y HFC32 no han recibido una calificación de inflamables según ASHRAE. Esta invención se refiere a composiciones de refrigerantes que no sólo cubre mezclas de HFC no inflamables con hidrocarburos sino también mezclas de HFC inflamables, HFC no inflamables 10 e hidrocarburos en proporciones seleccionadas tales que todas estas composiciones son no inflamables durante el cambio de estado mientras que proporcionan efectos refrigerantes y rendimientos termodinámicos similares a las SAO que reemplazan, a saber CFC12, CFC502 y HCFC22.

Si bien la presente invención se refiere a composiciones refrigerantes que se pueden 15 usar con lubricantes tradicionales tales como aceites minerales y alquilbenceno, estas son también adecuadas para uso con lubricantes que contienen oxígeno sintéticos.

En la formulación de mezclas de HFC/hidrocarburo para reemplazar CFC12, CFC502 y HCFC 22 en aplicaciones específicas, es por lo general necesario usar uno o más HFC de bajo punto de ebullición, con uno o más HFC de mayor punto de ebullición. En este contexto HFC 20 de menor punto de ebullición preferidos son HFC 32, HFC 143a y HFC 125, y HFC de mayor punto de ebullición son HFC 134a, HFC 134, HFC 227ea y HFC 152a.

Para evitar la inflamabilidad de la mezcla, o en una fracción generada por una fuga, por ejemplo, como se define por ASHRAE Standard 34, la cantidad total de hidrocarburo debería minimizarse. Al mismo tiempo la cantidad de la mezcla de hidrocarburo disuelta en el aceite 25 necesita que se maximice para buen retorno del aceite, especialmente en aquellas localizaciones en el circuito donde el aceite sea más viscoso, por ejemplo, el evaporador. Un hidrocarburo de mayor punto de ebullición simple, tal como pentano o iso-pentano, mostraría con toda seguridad mayor solubilidad en el aceite que un hidrocarburo de menor punto de ebullición. Sin embargo como consecuencia de una fuga, por ejemplo, desde un cilindro, un 30 hidrocarburo de mayor punto de ebullición se concentrará en la fase líquida. La cantidad de hidrocarburo por tanto necesitará ser limitada con el fin de evitar la generación de una mezcla inflamable hacia el final de la fuga.

Este problema podría evitarse con uso de un único hidrocarburo de bajo punto de ebullición tal como propano o iso-butano. Sin embargo esto presenta 2 desventajas. En primer...

1. Una composición refrigerante que consiste en peso esencialmente de:

R134a de 53,2 a 39%

R125 de 45 a 55% 5

isopentano de 0,6 a 1%

butano de 0,6 a 3%

isobutano de 0,6 a 2%

2. Una composición refrigerante como se reivindica en la reivindicación 1 que consiste 10 esencialmente de:

R134a 47,5%

R125 50%

isopentano 0,6%

butano 1% 15

isobutano 0,9%

3. Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la composición no es inflamable cuando se encuentra completamente en la fase vapor; y en la que cuando la composición se encuentra en un recipiente con vapor y líquido 20 presentes, ni la fase vapor ni la fase líquida es inflamable; y

en la que en cualquier momento durante una fuga desde un espacio de la fase vapor en un recipiente ni la fase líquida ni la fase vapor es inflamable.

4. Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, 25 en la que la proporción del hidrocarburo a hidrofluorocarburo en la fase vapor no difiere de la proporción equivalente en la fase líquida en más del 40% en equilibrio a 25º C.

5. Una composición como se reivindica en la reivindicación 4, en el que la proporción no difiere en más del 30%. 30

6. Una composición como se reivindica en la reivindicación 4, en el que la proporción no difiere en más del 20%.

7. Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, 35

en la que la proporción de hidrocarburo a hidrofluorocarburo en la fase vapor no difiere de la composición formulada en más del 40% en equilibrio a 25º C.

8. Una composición como se reivindica en la reivindicación 7, en la que la proporción no difiere en más del 30%. 5

9. Una composición como se reivindica en la reivindicación 8, en la que la proporción no difiere en más del 20%.

10. Una composición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, 10 en la que durante una fuga desde el espacio de la fase vapor o espacio de fase líquida de un recipiente, la proporción de hidrocarburo a hidrofluorocarburo bien en la fase vapor o bien en la fase líquida no difiere de la composición formulada en más del 40% en equilibrio a 25º C.

11. Una composición como se reivindica en la reivindicación 10, en la que la proporción no 15 difiere en más del 40%.

12. Una composición como se reivindica en la reivindicación 11, en la que la proporción no difiere en más del 20%.

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