Composición refrigerante.

Una composición refrigerante que consiste esencialmente en un componente de hidrofluorocarburo que consiste en,

en peso:

R134a de 10 a 25 %

R125 de 46 a 74,7 %

R143a de 15 a 25 %

2-metilpropano de 0,3 a 4 %.

Composición refrigerante Campo de la invención La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes. La invención se refiere particularmente a composiciones refrigerantes que no tienen efecto adverso alguno sobre el ozono estratosférico. La invención también se refiere a composiciones que son útiles por un lado en refrigeración y por otro en sistemas de acondicionamiento de aire diseñados para usar Sustancias que Agotan el Ozono (ODS) tales como HCFC22 (clorodifluorometano) y también para su uso en nuevos equipos. Estas composiciones refrigerantes son compatibles con lubricantes que comúnmente se encuentran en los sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire y también los nuevos lubricantes sintéticos (por ejemplo aceites de éster de poliol) .

Aunque se adoptan precauciones para evitar las fugas de refrigerante a la atmósfera, en ocasiones esto sucede. En alguno lugares la emisión de hidrocarburos se encuentra regulada para minimizar la generación de ozono troposférico provocado por efecto de luz solar sobre los hidrocarburos mezclados con oxígeno. Para minimizar la contribución de hidrocarburos a la atmósfera por medio de fuga de las mezclas que son el objeto de la presente invención, el contenido de hidrocarburos debería ser preferentemente menor de un 5 %, más preferentemente menor de un 3, 5 %.

También se pueden usar las composiciones de la presente invención en un equipo diseñado para sustancias que no agotan la capa de ozono.

Se sabe bien que los clorofluorocarburos (CFCs) tales como CFC12 y CFC502 y los hidroclorofluorocarburos tales como HCFC22, al tiempo que son eficaces energéticamente, no inflamables y presentan baja toxicidad, migran a la estratosfera donde son descompuestos por los rayos ultra violeta para atacar el ozono. Resulta deseable sustituir estas Sustancias que Agotan la Capa de Ozono por alternativas que no agotan el ozono tales como hidrofluorocarburos (HFCs) que tampoco son inflamables, eficaces y de baja toxicidad. Existen seis HFCs principales, concretamente HFC134a, HFC132, HFC125, HFC143a, HFC227ea y HFC152a, que pueden sustituir a CFCs y HCFCs bien de forma individual o bien en forma de mezclas. Aunque se pueden usar HFC134a, HFC227ea y HFC 152a para sustituir ODS de manera directa, generalmente HFC32, HFC143a y HFC125 se encuentran en las mezclas como sustitutivos para ODS. No obstante, los HFC no tiene la solubilidad apropiada en los lubricantes tradicionales tales como aceites minerales y aceites de alquilbenceno de manera que se han introducido lubricantes que contienen oxígeno sintéticos de manera específica para los equipos nuevos. Estos nuevos lubricantes son caros e higroscópicos.

Se han comercializado mezclas de refrigerantes tales como R404A, R507, R410A y R407C y otras como sustitutivos de CFCs y HCFCs pero, debido a que estas composiciones contienen únicamente componentes de HFC, no se pueden usar con los lubricantes tradicionales que se encuentran comúnmente en CFCs y HCFCs. Si se usan estas mezclas para sustituir a CFCs y HCFCs en los equipos actuales, los principales fabricantes de sustancias químicas recomiendan conservar no más de un 5 % del lubricante tradicional del sistema de manera que sea necesario un cambio casi completo del lubricante por un lubricante sintético que contenga oxígeno o una reconversión completa. Con frecuencia, esto resulta costoso y técnicamente insatisfactorio.

Aunque los fabricantes de equipos han adaptado sus unidades para operar con mezclas de HFC, se ha descubierto que los productos disponibles comercialmente no son tan satisfactorios como CFCs y HCFCs. En particular, con el fin de garantizar un retorno de aceite apropiado, los lubricantes de hidrocarburos, tales como aceite mineral, se han sustituido por lubricantes que contienen oxígeno, notablemente ésteres de poliol y polialquilen glicoles. Desafortunadamente, estos materiales presentan tendencia a absorber la humedad atmosférica, especialmente durante el mantenimiento, lo que puede contribuir a una corrosión excesiva y al desgaste del equipo. Esto puede reducir la fiabilidad del equipo. Es un objetivo de la presente invención proporcionar mezclas de HFC/hidrocarburos que permitan el uso continuado de aceites de hidrocarburos tanto en los equipos actuales como en los nuevos.

En la búsqueda de una mezcla refrigerante que pueda usarse fácilmente para sustituir R22 en los equipos nuevos & actuales, es especialmente importante que la nueva mezcla posea una capacidad de refrigeración adecuada. La capacidad debería ser al menos de un 90 % la del fluido que se sustituye, más preferentemente al menos un 95 % la del fluido que se sustituye y del modo más preferido igual o mayor que la del fluido que se sustituye en condiciones de operación similares. La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes que tienen capacidades similares a R22 por todo el intervalo de aplicaciones para acondicionamiento de aire & refrigeración desde temperaturas elevadas hasta temperaturas bajas en las que comúnmente se encuentra R22.

Algunos refrigerantes, tales como R407C, tienen cambios de temperatura amplios (> 4 º C) en el evaporador y condensador. Los fabricantes de equipos, basándose en su experiencia con los fluidos individuales CFC/HCFC o azeótropos, prefieren refrigerantes con cambios bajos. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar mezclas de HFC/hidrocarburos que puedan sustituir a mezclas de HCFC 22 y HFC tales como R407C con el fin de

permitir el uso continuado de lubricantes de hidrocarburos en los equipos y minimizar los cambios de temperatura en los intercambiadores de calor proporcionando formulaciones azeotrópicas o casi azeotrópicas.

Se han usado diversos términos en la bibliografía de patentes para describir las mezclas refrigerantes. Las siguientes definiciones están tomadas del Patrón 34 de la American Society of Heating, Refrigerating & Air Conditioning Engineers (ASHRAE) ;

Azeótropo: una mezcla azeotrópica es una que contiene dos o más refrigerantes cuyas composiciones de equilibrio de fase de vapor y líquido son las mismas a una presión concreta. Las mezclas azeotrópicas exhiben cierta separación de componentes en otras condiciones. El alcance de la separación depende del azeótropo particular y de la aplicación.

Temperatura azeotrópica: la temperatura a la cual las fase de líquido y vapor de una mezcla tienen la misma separación en moles de cada componente en equilibrio para una presión especificada.

Casi azeótropo: una mezcla azeotrópica con un cambio de temperatura suficientemente pequeño para poderse disgregar sin el consiguiente error de análisis para un aplicación específica.

Zeótropo: mezclas que comprende componentes múltiples de diferentes volatilidades que, cuando se usan en ciclos de refrigeración, cambias la composición volumétrica y las temperaturas de saturación a medida que se evaporan (ebullen) o se condensan a presión constante.

Cambio de temperatura: el valor absoluto de la diferencia entre las temperaturas de comienzo y terminación de un proceso de cambio de fase por medio de un refrigerante dentro de un componente de un sistema de refrigeración, exclusivo de cualquier sub-enfriamiento o supercalentamiento. Normalmente, esta expresión describe la condensación o evaporación de un azeótropo.

La presente invención se refiere a composiciones refrigerantes azeotrópicas o casi azeotrópicas, que no son inflamables en ninguna condición de separación como se define en el Patrón ASHRAE 34, y que se pueden usar para sustituir ODS en una unidad actual sin necesidad de cambiar el lubricante o hacer cualquier cambio significativo en el soporte físico del sistema. En los equipos nuevos, las composiciones refrigerantes permiten el uso continuado de aceites de hidrocarburos aunque la unidad puede modificarse para optimizar el rendimiento del nuevo refrigerante, por ejemplo seleccionando las longitudes más apropiadas de los tubos capilares. Cuando se experimentan el ingreso de humedad u otros problemas con aceites que contienen oxígeno, las nuevas composiciones permiten la sustitución de dichos aceites por aceites de hidrocarburos.

Se sabe en la técnica que la adición de una pequeña cantidad de hidrocarburos a una composición de refrigerante que contiene HFC o mezclas de HFC puede tener como resultado que se disuelva hidrocarburo suficiente en el lubricante objeto de transporte alrededor del sistema, de manera que se mantenga la lubricación del compresor en todo momento. Resulta obvio que cuanto mayor es el contenido de hidrocarburos de la composición mayor es la capacidad del refrigerante para transportar el lubricante de nuevo hasta el compresor. No obstante, un contenido de hidrocarburos... [Seguir leyendo]

1. Una composición refrigerante que consiste esencialmente en un componente de hidrofluorocarburo que consiste en, en peso:

R134a de10a25% R125 de46a74, 7% R143a de15a25% 2-metilpropano de 0, 3 a 4 %.

2. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en, en peso:

R134a de14a17% R125 de59a71, 4% R143a de14a20% 2-metilpropano de 0, 6 a 4 %.

3. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1, que consiste esencialmente en, en peso:

R134a 16, 2 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 2, 8 %.

4. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1 que consiste esencialmente en una de las siguientes composiciones, en peso: 15

(i) R134a 15, 7 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 3, 3 %

(ii) R134a 15, 8 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 3, 2 %

(iii) R134a 15, 9 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 3, 1 %

(iv) R134a 16 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 3 %

(v) R134a 16, 1 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 2, 9 %

(vi) R134a 16, 3 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 2, 7 %

(vii) R134a 16, 4 % R125 63 % R143a 18 % 2-metilpropano 2, 6 %

(viii) R134a 16, 5 % R125 63 % R143a 18 %

(ix)

(x)

(xi)

(xii)

(xiii)

(xiv)

(xv)

(xvi)

(xvii)

(xviii)

(xix)

(xx)

(xxi)

2-metilpropano 2, 5 %

R134a 16 %

R125 64 %

R143a 18 %

2-metilpropano 2 %

R134a 15, 7 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 3, 3 %

R134a 15, 8 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 3, 2 %

R134a 15, 9 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 3, 1 %

R134a 16 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 3 %

R134a 16, 1 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 2, 9 %

R134a 16, 2 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 2, 8 %

R134a 16, 3 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 2, 7 %

R134a 16, 4 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 2, 6 %

R134a 16, 5 %

R125 65 %

R143a 16 %

2-metilpropano 2, 5 %

R134a 15, 8 %

R125 67 %

R143a 14 %

2-metilpropano 3, 2 %

R134a 15, 9 %

R125 67 %

R143a 14 %

2-metilpropano 3, 1 %

R134a 16 %

R125 67 %

R143a 14 %

2-metilpropano 3 %

(xxii) R134a 16, 1 % R125 67 % R143a 14 % 2-metilpropano 2, 9 %

(xxii) R134a 16, 2 % R125 67 % R143a 14 % 2-metilpropano 2, 8 %

(xxiv) R134a 16, 3 % R125 67 % R143a 14 % 2-metilpropano 2, 7 %

(xxv) R134a 16, 4 % R125 67 % R143a 14 % 2-metilpropano 2, 6 %

(xxvi) R134a 16, 5 % R125 67 % R143a 14 % 2-metilpropano 2, 5 %.

5. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1, que cuando se permite una fuga en condiciones especificadas por medio del Patrón ASHRAE 34 no genera una mezcla de líquido o vapor con un contenido de hidrocarburos mayor de un 5 % en peso.

6. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1, que cuando se permite una fuga en condiciones especificadas por medio del Patrón ASHRAE 34 no genera una mezcla de líquido o vapor con un contenido de hidrocarburos mayor de un 4 % en peso 7. Una composición refrigerante como la de la reivindicación 1, en la que el porcentaje en peso de hidrocarburos no varía en más de un 0, 5 %, cuando la composición bajo vapor isotérmico genera una fuga a 23 º C.

8. Uso de una composición refrigerante como la de cualquier reivindicación anterior en una unidad de refrigeración o de acondicionamiento de aire con un aceite mineral o aceite de alquilbenceno, hidrocarburo sintético o lubricante 20 sintético que contiene oxígeno.

9. Uso de una composición refrigerante como la de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en una unidad de refrigeración o de acondicionamiento de aire en la que el lubricante es una mezcla de hidrocarburo y lubricantes que contienen oxígeno.

10. Uso de una composición refrigerante de acuerdo con la reivindicación 9 en una unidad de refrigeración.