MX2011005360A

MX2011005360A - Composiciones de transferencia de calor.

Info

Publication number: MX2011005360A
Application number: MX2011005360A
Authority: MX
Inventors: Robert Elliot Low
Original assignee: Mexichem Amanco Holding Sa De Capital Variable
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-24
Also published as: BRPI0921128A2; AU2009323865A1; WO2010064011A1; ZA201103808B; RU2011127173A; US20110260095A1; US20110258146A1; JP2012510552A; AU2009323869A1; KR20110099701A; ZA201103810B; ZA201103809B; JP2012510550A; RU2011127175A; WO2010064005A1; CN102245731A; MX2011005359A; US20110258147A1; KR20110099702A; CN102239228A

Abstract

La presente invención se refiere a una composición de transferencia de calor que comprende: un mínimo de aproximadamente 80% en peso de R-1243zf y un máximo de 20% en peso de R-32, con base en el peso total de la composición.

Description

COMPOSICIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Descripción de la Invención La invención se refiere a composiciones de transferencia de calor, y en particular a composiciones de transferencia de calor las cuales pueden ser adecuadas como reemplazos para refrigerantes existentes tales como R-134a, R-152a, R-1234yf, R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 y R-404a.

El listado o discusión de un documento previamente publicado o cualquier antecedente en la especificación no debe ser necesariamente tomado como un reconocimiento de que un documento o antecedente es parte del estado de la técnica o es de conocimiento general común.

Los sistemas de refrigeración mecánicos y dispositivos de transferencia de calor relacionados tales como bombas de calor y sistemas de aire acondicionado son bien conocidos. En tales sistemas, un líquido refrigerante se evapora a baja presión tomando calor de la zona circundante. El vapor resultante es entonces comprimido y pasado a un condensador en donde se condensa y da el calor a una segunda zona, el condensado es regresado a través de una válvula de expansión al evaporador, así completando el ciclo. La energía mecánica requerida para comprimir el vapor y bombear el líquido se proporciona mediante, por ejemplo, un motor REF.: 220123 eléctrico o un motor de combustión interna.

Además de tener un punto de ebullición adecuado y un alto calor latente de vaporización, las propiedades preferidas en un refrigerante incluyen baja toxicidad, ininflamabilidad, no corrosividad, alta estabilidad y ausencia de olor desagradable. Otras propiedades deseables son compresibilidad lista a presiones por debajo de 25 bars, baja temperatura de descarga en compresión, alta capacidad de refrigeración, alta eficiencia (alto coeficiente de desempeño) y una presión de evaporador en exceso de 1 bar a la temperatura de evaporación deseada.

El Diclorodifluorometano (refrigerante R-12) posee una combinación adecuada de propiedades y fue por muchos años el refrigerante más ampliamente usado. Debido a la preocupación internacional de que los clorofluorocarbonos totalmente y parcialmente halogenados estaban dañando la capa de ozono que protege la tierra, hubo acuerdo general en que su manufactura y uso debe ser severamente restringido y con el tiempo se elimine completamente. El uso de diclorodifluorometano se eliminó en la década de los 90.

El Clorodifluorometano (R-22) se introdujo como un reemplazo para R-12 debido a su menor potencial de agotamiento de ozono. A raíz de la preocupación de que R-22 es un potente gas de invernadero, su uso también está siendo eliminado.

Mientras los dispositivos de transferencia de calor del tipo al cual la presente invención se refiere son esencialmente sistemas cerrados, la pérdida de refrigerante a la atmósfera puede ocurrir debido a fugas durante la operación del equipo o durante los procedimientos de mantenimiento. Es importante, por lo tanto, reemplazar refrigerantes de clorofluorocarbonos completamente y totalmente halogenados por materiales que tienen cero potenciales de agotamiento de ozono.

Además de la posibilidad del agotamiento de ozono, se ha sugerido que concentraciones significantes de refrigerantes halocarbonos en la atmósfera puede contribuir al calentamiento global (el así llamado efecto de invernadero) . Es deseable, por lo tanto, usar refrigerantes los cuales tengan tiempos de vida atmosférica relativamente cortos como un resultado de su capacidad para reaccionar con otros constituyentes atmosféricos tales como radicales hidroxilo o como un resultado de degradación lista a través de procesos fotolíticos.

R-410A y R-407 (que incluyen R-407A, R-407B y R- 407C) se han introducido como un refrigerante de reemplazo para R-22. Sin embargo, R-22, R-410A y R-407 todos tienen un alto potencial de calentamiento global (GWP, también conocido como potencial calentamiento de invernadero) .

El 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetano (refrigerante R-134a) se introdujo como un refrigerante de reemplazo para R-12. Sin embargo, debido a que tiene un bajo potencial de agotamiento de ozono, el R-134a tiene un GWP de 1300. Sería deseable encontrar reemplazos para R-134a que tengan un GWP inferior.

El R-152a ( 1 , 1-difluoroetano) se ha identificado como una alternativa a R-134a. Es algo más eficiente que R-134a y tiene un potencial de calentamiento de invernadero de 120. Sin embargo la inflamabilidad de R-152a es juzgada también alta, por ejemplo para permitir su uso seguro en sistemas móviles de aire acondicionado. En particular se cree que su límite inflamable inferior en aire es también bajo, sus velocidades de flama son también altas, y su energía de ignición es también baja.

De este modo, existe una necesidad de proporcionar refrigerantes alternativos que tengan propiedades mejoradas tales como baja inflamabilidad. La química de combustión de fluorocarbono es compleja e impredecible . No es siempre el caso de que mezclar un fluorocarbono no inflamable con un fluorocarbono inflamable reduzca la inflamabilidad del fluido. Por ejemplo, los inventores han encontrado que si el R-134a no inflamable es mezclado con R-152a inflamable, el límite inferior inflamable de la mezcla puede ser reducido con relación a aquel de R-152a puro (es decir, la mezcla puede ser más inflamable que el R-152a puro) . La situación es considerada más compleja y menos predecible si son consideradas composiciones ternarias o cuaternarias.

Existe también una necesidad de proporcionar refrigerantes alternativos que puedan ser usados en dispositivos existentes tales como dispositivos de refrigeración con poca o ninguna modificación.

El R-1234yf (2 , 3 , 3 , 3 -tetrafluoropropeno) se ha identificado como un refrigerante alternativo candidato para reemplazar R-134a en ciertas aplicaciones, notablemente el aire acondicionado móvil o aplicaciones de bombeo de calor. Su G P es aproximadamente 4. El R-1234yf es inflamable pero sus características de inflamabilidad son en general consideradas como aceptables para algunas aplicaciones que incluyen aire acondicionado móvil o bombeo de calor. En particular su límite inferior inflamable, energía de ignición y velocidad de flama son todos significantemente inferiores que aquellos de R-152a.

El impacto ambiental de operación de un sistema de refrigeración o de aire acondicionado, en términos de las emisiones de gases de invernadero, debe ser considerado con referencia no solamente al así llamado GWP "directo" del refrigerante, sino también con referencia a las así llamadas emisiones "indirectas", significando aquellas emisiones de dióxido de carbono que resultan del consumo de electricidad o combustible para operar el sistema. Varios indicadores de este impacto total de GWP se han desarrollado, incluyendo aquellos conocidos como análisis de Impacto Total Equivalente de Calentamiento (TEWI) , o análisis de Rendimiento Climático del Ciclo de Vida (LCCP) . Ambas medidas incluyen estimación del efecto de G P refrigerante y eficiencia de energía en impacto de calentamiento total .

La eficiencia de energía y capacidad de refrigeración de R-1234yf se ha encontrado por ser significantemente inferior que aquella de R-134a y además el fluido se ha encontrado que exhibe incrementada caída de presión en el sistema de tuberías e intercambiadores de calor. Una consecuencia de esto es que para usar R-1234yf y lograr eficiencia de energía y desempeño de enfriamiento ¦ equivalente a R-134af se requiere complejidad incrementada de equipo y tamaño incrementado de la tubería, conduciendo a un incremento en emisiones indirectas asociadas con el equipo. Además, la producción de R-1234yf se piensa es más compleja y menos eficiente en su uso de materias primas (fluorados y clorados) que R-134a. Así que la adopción de R-1234yf para reemplazar R-134a consumirá más material y resultará en emisiones más indirectas de gases de invernadero que el R~ 134a.

El R-1243zf es un refrigerante de baja inflamabilidad, y tiene un GWP relativamente bajo. El R- 1243zf (también conocido como HFC1243zf) es 3,3,3- trifluoropropeno (CF3CH=CH2) . Su punto de ebullición, temperatura crítica, y otras propiedades lo hace alternativa potencial a refrigerantes de G P superiores tales como R-134a, R-410A y R-407. Sin embargo, las propiedades de R-1243zf son tales que no es ideal como un reemplazo directo para refrigerantes existentes tales como R-134a, R-410A y R-407. En particular, su capacidad también es baja, por lo cual significa que un sistema de aire acondicionado o refrigerador que tiene un desplazamiento de compresora fijo y diseñado para refrigerantes existentes, suministrará menos enfriamiento cuando se carga con R-1243zf y se controla a las mismas temperaturas de operación. Esta deficiencia es en adición a su inflamabilidad, la cual también impacta en su adecuabilidad como un sustituyente para re rigerantes existentes cuando se usa solo.

Algunas tecnologías existentes diseñadas para R- 134a pueden no ser capaces de aceptar aún la inflamabilidad reducida de algunas composiciones de transferencia de calor (cualquier composición que tiene un GWP de menos de 150 se cree es inflamable en alguna magnitud) .

Los inventores han usado la metodología de Norma 34 de ASHRAE a 60°C en un matraz de 12 litros para determinar la composición no inflamable limitante de mezclas binarias de R-1243zf con R-134a y R-1234yf con R-134a. Se encontró que una mezcla 48%/52% (base en peso) de R-134a/R-1234yf no podría ser inflamable y que una mezcla 79%/21% (base en peso) de R-134a/R-1243zf podría ser no inflamable. La mezcla R-1234yf tiene un G P inferior (625) que la mezcla no inflamable equivalente R-1243zf y también exhibiría capacidad volumétrica ligeramente superior. Sin embargo, sus características de caída de presión y eficiencia de ciclo de energía serían más pobres que la mezcla de R-1243zf. Es deseable intentar aliviar estos efectos.

Un objeto principal de la presente invención es por lo tanto, proporcionar una composición de transferencia de calor la cual sea utilizable en su derecho propio o adecuada como un reemplazo para empleos de refrigeración existentes los cuales deben tener un GWP reducido, aún teniendo una capacidad y eficiencia de energía (la cual puede ser convenientemente expresada como el "Coeficiente de Desempeño") idealmente dentro del 20% de los valores, por ejemplo de aquellos logrados usando 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 preferiblemente dentro de 10% o menos (por ejemplo, aproximadamente 5%) de estos valores. Se conoce en la técnica que diferencias de este orden entre fluidos son usualmente resueltas por el rediseño del equipo y características operacionales del sistema sin suponer diferencias de costo significantes. La composición también idealmente tiene toxicidad reducida e inflamabilidad aceptable.

La invención sujeta atiende las deficiencias anteriores por la provisión de una composición de transferencia de calor que comprende un mínimo de aproximadamente 80% en peso de R-1243zf y un máximo de 20% en peso de R-32, con base en el peso total de la composición. Estas composiciones son referidas en la presente como las composiciones de la invención.

Ventajosamente, estas composiciones comprenden desde aproximadamente 80 hasta aproximadamente 99%, preferiblemente desde aproximadamente 84 hasta aproximadamente 97%, o desde aproximadamente 86 hasta aproximadamente 94%, en peso de R-1243zf, y desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20%, preferiblemente desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 16%, o desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 14%, en peso de R-32, con base en el peso total de la composición.

Las composiciones de la invención no pueden contener sustancialmente otros componentes. En otras palabras, estas composiciones (binarias) consisten esencialmente de, o consisten de R-32 y R-1243zf en las cantidades especificadas.

Ejemplos de composiciones binarias incluyen aquellas que contienen aproximadamente 6/94%, 5/95%, 10/90%, 12/88% o 14/86% en peso de R-32/R-1243zf . La composición 6/94 proporciona, por ejemplo, un partido muy cercano al coeficiente R-134a de desempeño. La composición 10/90 exhibe, por ejemplo, capacidad de refrigeración mejorada comparada con R-134a con un deslizamiento de temperatura de menos de 1.5K. La composición 14/86 exhibe, por ejemplo, una combinación ventajosa de alta capacidad de refrigeración y bajo G P (menos de 100) .

Todos los químicos aquí descritos son comercialmente disponibles. Por ejemplo, los fluoroquímicos se pueden obtener de Apollo Scientific (UK) .

Las composiciones de la invención tienen cero agotamientos potenciales de ozono.

De manera sorprendente, se ha encontrado que las composiciones de la invención suministran propiedades aceptables para uso en sistemas de ref igeración y aire acondicionado de temperatura baja y media como alternativas a refrigerantes existentes tales como R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 R-404a, mientras reducen el PWG y sin resultar en alto peligro de inflamabilidad.

A menos que se declare de otro modo, como se usa en la presente "refrigeración de baja temperatura" significa refrigeración que tiene una temperatura de evaporación desde aproximadamente -40 hasta aproximadamente -80°C. "Refrigeración de temperatura media" significa refrigeración que tiene una temperatura de evaporación desde aproximadamente -15 hasta aproximadamente -40°C.

A menos que se declare de otro modo, los valores de IPCC (Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático) TAR (Tercer Reporte de Valoración) de G P se han usado en la presente. El GWP de R-1243zf se ha tomado como 4 en línea con los datos de tasa de reacción atmosférica conocidos y por analogía con R-1234yf y R-1225ye ( 1 , 2 , 3 , 3 , 3 -pentafluoroprop-1-eno) .

El GWP de mezclas refrigerantes existentes seleccionadas en esta base es como sigue: R-407A 1990 R-407B 2695 R-407C 1653 R-404A 3784 R507 3850 En una modalidad, las composiciones de la invención tienen un GWP de menos de R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 o R-404a. Convenientemente, el GWP de las composiciones de la invención es menos de aproximadamente 3500, 3000, 2500 o 2000. Por ejemplo, el GWP puede ser menos de 2500, 2400, 2300, 2200, 2100, 2000, 1900, 1800, 1700, 1600 o 1500.

Preferiblemente, las composiciones de la invención (por ejemplo, aquellas que son reemplazos refrigerantes adecuados para R-134a, R-1234yf o R-152a) tienen un GWP que es menos de 1300, preferiblemente menos de 1000, más preferiblemente menos de 500, 400, 300 o 200, especialmente menos de 150 o 100, aún menos de 50 en algunos casos.

Ventajosamente, las composiciones son de peligro de inflamabilidad reducido cuando se comparan con los componentes inflamables individuales de las composiciones (por ejemplo, R-1243zf ) . En un aspecto, las composiciones tienen uno o más de (a) un límite superior inflamable inferior; (b) una energía superior de ignición; o (c) una velocidad inferior de flama comparada con R-1243zf solo. En una modalidad preferible, las composiciones de la invención son no inflamables (o inflamables) .

La inflamabilidad puede ser determinada de conformidad con la Norma 34 ASHRAE que incorpora la Norma E-681 ASTM con la metodología de ensayo como para Addendum 34p fechado del 2004, el contenido completo del cual se incorpora en la presente por referencia.

En algunas aplicaciones puede no ser necesario para la formulación ser clasificada como no inflamable por la metodología 34 de ASHRAE; es posible desarrollar fluidos cuyos límites de inflamabilidad serán suficientemente reducidos en aire para proporcionarlos seguros para uso en la aplicación, por ejemplo, si es físicamente imposible hacer una mezcla inflamable por fugas de la carga del equipo de refrigeración en los alrededores . Se ha encontrado que el efecto de agregar refrigerantes adicionales al refrigerante inflamable R-1243zf es para modificar la inflamabilidad en las mezclas con aire de esta manera.

El deslizamiento de temperatura, que puede considerarse como la diferencia entre las temperaturas de punto de ebullición y punto de rocío de una mezcla zeotrópica (no azeotrópica) a presión constante, es una característica de un refrigerante; si se desea para reemplazar un fluido con una mezcla entonces es a menudo preferible tener deslizamiento similar o reducido en el fluido alternativo. En una modalidad, las composiciones de la invención son zeotrópicas .

Convenientemente, el deslizamiento de temperatura (en el evaporador) de las composiciones de la invención es menos de aproximadamente 15K, por ejemplo menos de aproximadamente 10K o 5K.

Ventajosamente, la capacidad de refrigeración volumétrica de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 15% del fluido refrigerante existente que está reemplazando, preferiblemente dentro de aproximadamente 10% o aún aproximadamente 5%.

En una modalidad, la eficiencia del ciclo (Coeficiente de Desempeño) de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 10% del fluido refrigerante existente que está reemplazando, preferiblemente dentro de aproximadamente 5% o aún mejor que el fluido refrigerante existente que está reemplazando.

Convenientemente, la temperatura de descarga de la compresora de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 15K del fluido refrigerante existente que está reemplazando, preferiblemente aproximadamente 10K o aún aproximadamente 5K (por ejemplo, en el caso de R-407B/R-404A/R-507) .

Como se usa en la presente, todas las cantidades en % mencionadas en las composiciones en la presente, incluyendo en las reivindicaciones, están en peso con base en el peso total de las composiciones, a menos que se declare de otro modo .

Composiciones de conformidad con la invención convenientemente no comprenden sustancialmente (por ejemplo, 0.5% o menos, preferiblemente 0.1% o menos) R-1225 (pentafluoropropeno) , convenientemente no sustancialmente R-1225ye (1 , 2 , 3 , 3 , 3-pentafluoropropeno) o R-1225zc (1,1,3,3,3-pentafluoropropeno) , en las cuales los compuestos pueden tener problemas de toxicidad asociados.

En aspectos adicionales, las composiciones de la invención no contienen algún R-1234yf y/o R-134a y/o R-161 y/o R-125 y/o R-744.

Las composiciones de la invención preferiblemente tienen eficiencia de energía al menos 95% (preferiblemente al menos 98%) de R-134a bajo condiciones equivalentes, mientras que tienen características de caída de presión equivalentes o reducidas y capacidad de enfriamiento a 95% o superior de valores R-134a. Las composiciones también tienen ventajosamente mejores características de caída de presión y eficiencia de energía que el R-1234yf solo.

Las composiciones de transferencia de calor de la invención son adecuadas para uso en diseños existentes de equipo, y son compatibles con todas las clases de lubricantes actualmente usados con refrigerantes HFC establecidos. Pueden ser opcionalmente estabilizados o compatibilizados con aceites minerales por el uso de aditivos apropiados.

Preferiblemente, cuando se usa en equipo de transferencia de calor, la composición de la invención se combina con un lubricante.

Convenientemente, el lubricante se selecciona del grupo que consiste de aceite mineral, aceite de silicona, polialquil bencenos (PABs) , ásteres de poliol (POEs) , polialquilen glicoles (PAGs) , polialquilen glicol ésteres (ésteres de PAG) , polivinil éteres (PVEs) , poli (alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.

Ventajosamente, el lubricante además comprende un estabilizador .

Preferiblemente, el estabilizador se selecciona del grupo que consiste de compuestos a base de dieno, fosfatos, compuestos de fenol y epóxidos, y mezclas de los mismos.

Convenientemente, la composición refrigerante además comprende un retardante de flama adicional.

Ventajosamente, el retardante de flama adicional se selecciona del grupo que consiste de tri- (2 -cloroetil ) -fosfato, (cloropropil) fosfato, tri- (2 , 3 -dibromopropil ) -fosfato, tri- (1 , 3-dicloropropil) -fosfato, fosfato diamonio, varios compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarbono fluorado, un bromocarbono fluorado, trifluoro yodometano, perfluoroalquil aminas, bromo-fluoroalquil aminas y mezclas de los mismos.

Preferiblemente, la composición de transferencia de calor es una composición refrigerante.

Preferiblemente, el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración.

Convenientemente, el dispositivo de transferencia de calor se selecciona del grupo que consiste de sistemas de aire acondicionado automotrices, sistemas de aire acondicionado residenciales, sistemas de aire acondicionado comerciales, sistemas refrigeradores residenciales, sistemas congeladores residenciales, sistemas refrigeradores comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas enfriadores de aire acondicionado, sistemas enfriadores de refrigeración, y sistemas de bomba de calor residenciales o comerciales. Preferiblemente, el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración o un sistema de aire acondicionado.

Ventajosamente, el dispositivo de transferencia de calor contiene una compresora tipo centrífuga.

La invención también proporciona el uso de una composición de la invención en un dispositivo de transferencia de calor como se describe en la presente.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un agente de soplado que comprende una composición de la invención.

De conformidad 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 .

Preferiblemente, uno o más componentes capaces de formar espuma se seleccionan de poliuretanos , resinas y polímeros termoplásticos , tales como poliestireno, y resinas epoxi .

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, se proporciona una espuma que se obtiene de la composición espumosa de la invención.

Preferiblemente la espuma comprende una composición de la invención.

De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona una composición atomizable que comprende un material a ser atomizado y un propulsor que comprende una composición de la invención.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para enfriar un artículo el cual comprende condensar una composición de la invención y posteriormente evaporar la composición en la cercanía del artículo a ser enfriado.

De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para calentar un artículo el cual comprende condensar una composición de la invención en la cercanía del artículo a ser calentado y posteriormente evaporar la composición.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para extraer una sustancia de biomasa que comprende poner en contacto la biomasa con un solvente que comprende una composición de la invención, y separar la sustancia del solvente.

De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para limpiar un artículo que comprende poner en contacto el artículo con un solvente que comprende una composición de la invención.

De conformidad 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 conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para extraer un material de una matriz sólida de partículas que comprende poner en contacto la matriz sólida de partículas con un solvente que comprende una composición de la invención, y separar el material del solvente .

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un dispositivo de generación de energía mecánica que contiene una composición de la invención .

Preferiblemente, el dispositivo de generación de energía mecánica se adapta para usar un Ciclo Rankine o modificación del mismo para generar trabajo a partir de calor.

De conformidad con otro aspecto de la invención, se proporciona un método de reacondicionamiento de un dispositivo de transferencia de calor que comprende la etapa de remover un fluido de transferencia de calor existente, e introducir una composición de la invención. Preferiblemente, el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración o (uno estático) sistema de aire acondicionado. Ventajosamente, el método además comprende la etapa de obtener una asignación de créditos de emisión de gas de invernadero (por ejemplo, dióxido de carbono) .

En un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para reducir el impacto ambiental que se origina 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. Preferiblemente, este método comprende la etapa de obtener una asignación de crédito de emisión de gas de invernadero.

Por impacto ambiental se incluye la generación y emisión de gases de calentamiento de invernadero a través de la operación del producto.

Como se mencionó anteriormente, este impacto ambiental puede ser considerado por incluir no solamente aquellas emisiones de compuestos o composiciones que tienen un impacto ambiental significante de fuga u otras pérdidas, sino también incluir la emisión de dióxido de carbono que se origina de la energía consumida por el dispositivo durante su vida de trabajo. Tal impacto ambiental puede ser cuantificado por la medida conocida como Impacto Total Equivalente de Calentamiento (TEWI) . Esta medida se ha usado en la cuantificación del impacto ambiental de ciertos equipos de aire acondicionado y refrigeración estacionarios, que incluyen por ejemplo, sistemas de refrigeración de supermercado (véase, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Total equivalent warming impact) .

El impacto ambiental puede además ser considerado por incluir las emisiones de gases de invernadero que se originan de la síntesis y manufactura de los compuestos o composiciones. En este caso, las emisiones de manufacturación se agregan a los efectos de pérdida directa y consumo de energía para proporcionar la medida conocida como Rendimiento Climático del Ciclo de Vida (LCCP, véase por ejemplo http : //www . sae . org/events/aars/presentations/2007 papasawa . df ) . El uso de LCCP es común en la valoración del impacto ambiental de sistemas de aire acondicionado automotrices.

El (los) crédito (s) de emisión se conceden por reducir las emisiones contaminantes que contribuyen al calentamiento global y pueden, por ejemplo, ser reservados, comercializados o vendidos. Son convencionalmente expresados en la cantidad equivalente de dióxido de carbono. De este modo si la emisión de 1 kg de R-407A se evita, entonces un crédito de emisión de 1x1990 = 1990 kg de C02 equivalente puede ser concedido.

En otra modalidad de la invención, se proporciona un método para generar crédito (s) de emisión de gas 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 créditos de emisión de gas de invernadero para la etapa de reemplazo.

En una modalidad preferible, el uso de la composición de la invención resulta en el equipo que tiene un Impacto Total Equivalente De Calentamiento inferior, y/o un Rendimiento Climático Del Ciclo De Vida inferior que aquel el cual se podría lograr por el uso del compuesto o composición existente.

Estos métodos se pueden llevar a cabo en cualquier producto adecuado, por ejemplo en los campos de aire acondicionado, refrigeración (por ejemplo, temperatura de refrigeración baja y media), transferencia de calor, agentes de soplado, propulsores atoraizables o aerosoles, dieléctricos gaseosos, criocirugía, procedimientos veterinarios, procedimientos dentales, extinción de incendios, supresión de flama, solventes (por ejemplo, portadores para saborizantes y fragancias) , limpiadores, cuernos de aire, pistolas de perdigones, anestésicos locales, y aplicaciones de expansión. Preferiblemente, el campo es aire acondicionado o refrigeración.

Ejemplos de productos adecuados incluyen dispositivos de transferencia de calor, agentes de soplado, composiciones espumosas, composiciones atomizables, solventes y dispositivos de generación de energía mecánica. En una modalidad preferible, el producto es un dispositivo de transferencia de calor, tal como un dispositivo de refrigeración o una unidad de aire acondicionado.

El compuesto o composición existente tiene un impacto ambiental medido por GWP y/o TEWI y/o LCCP que es superior que la composición de la invención la cual lo reemplaza. El compuesto o composición existente puede comprender un compuesto f luorocarbono , tal como un compuesto perfluoro, hidrofluoro, clorofluoro o hidroclorof luoro - carbono o puede comprender una olefina fluorada.

Preferiblemente, el compuesto o composición existente es un compuesto o composición de transferencia de calor tal como un refrigerante. Ejemplos de ref igerantes que pueden ser reemplazados incluyen R-134a, R-152a, R-1234yf, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507, R-22 y R-404A.

Cualquier cantidad del compuesto o composición existente puede ser reemplazada de manera que reduce el impacto ambiental . Esto puede depender del impacto ambiental del compuesto o composición existente siendo reemplazada y el impacto ambiental de la composición de reemplazo de la invención. Preferiblemente, el compuesto o composición existente en el producto es completamente reemplazado por la composición de la invención.

La invención es ilustrada por los siguientes ejemplos no limitantes.

Ej em los Alagunas composiciones a base de R-1243zf se exponen abajo en la tabla 1. La mezcla A es una composición de la invención. Estas composiciones todas tienen GWPs de menos de 100. Son consideradas por ser reemplazos adecuados para el refrigerante existente R-134a. Son adicionalmente consideradas por ser alternativas adecuadas al refrigerante R-1234yf.

Tabla 1: Composiciones de mezclas expresadas como% en R- 32 R-161 R-1243zf R-1234yf R-134a GWP Mezcla A 5 0 95 0 0 31 Mezcla B 5 5 90 0 0 32 Mezcla C 5 10 85 0 0 32 Mezcla D 10 5 85 0 0 59 Mezcla E 10 10 80 0 0 59 Mezcla H 5 5 70 20 0 32 Mezcla J 5 5 45 45 0 32 Mezcla K 5 5 20 7 0 32 Mezcla L 0 15 80 0 5 70 Mezcla M 0 15 40 40 5 70 Estas mezclas se piensa exhiben desempeño de refrigeración mejorado (capacidad y/o eficiencia de energía) con relación a los materiales puros R-1243zf o R-1234yf mientras retienen características de inflamabilidad que se reducen comparadas con R-161 puro o R-1243zf puro.

El desempeño de refrigeración teórico de las Mezclas A-E y H-M se calculó usando un modelo de ciclo de compresión de vapor usando el motor de propiedad termodinámica REFPROP y comparado con refrigerantes existentes. Estos cálculos se realizaron siguiendo el procedimiento estándar como se usa en (por ejemplo) el software "KleaCalc" INEOS Fluor (y también pueden ser realizados usando otros modelos disponibles para redecir el desempeño de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración conocidos por las personas expertas en la técnica) , usando las siguientes condiciones: Temperatura de evaporación media 5°C Temperatura de condensación media 50°C Supercalor de evaporador 10K Subenf riamiento de condensador 6K Eficiencia isentrópica de compresora 67% Temperatura de succión de compresora 15°C Los resultados son resumidos en la Tabla 2.

Tabla 2 : 5 10 15 Todas las mezclas A- en la Tabla 2 exhiben eficiencia de energía mejorada y capacidad volumétrica relativa a R-1234yf .

Además exhiben igual o inferior caída de presión de línea de succión específica comparada con ya sea R-134a o R-1234yf. La línea de succión es la tubería que conecta el evaporador del sistema de aire acondicionado con la compresora. La caída de presión específica mostrada se calcula asumiendo un diámetro de línea de succión común (16.2mm se usó en este caso) y servicio de enfriamiento (6.7 kW se usó en este caso) para cada fluido. La eficiencia de energía de sistemas reales de aire acondicionado -en particular de aire acondicionado automotriz- se afecta por la caída de presión en la línea de succión con caídas de presión superiores que conducen a eficiencias reducidas. Las mezclas de la invención pueden de este modo, esperarse que desplieguen caídas de presión más favorables comparadas con R-1234yf .

Las mezclas de la invención también exhiben iguales o reducidas temperaturas de descarga de compresora comparadas con R-134a.

El desempeño composiciones de la invención seleccionadas adicionales, se evaluó en un modelo teórico de un ciclo de compresión de vapor. El modelo usa datos experimentalmente medidos para comportamiento de equilibrio de vapor de presión y vapor de líquido de mezclas, regresión a la ecuación de estado Peng Robinson, junto con correlaciones para entalpia de gas ideal de cada componente para calcular las propiedades termodinámicas relevantes de los fluidos. El modelo se implemento en el paquete de software Matlab vendido en el Reino Unido por The Mathworks Ltd. Las entalpias de gas ideal de R-32 y R-134a se tomaron de información medida del dominio público, es decir, las Bases de Datos Propietarias de NIST Fluid como se ejemplifica por el paquete de software "REFPROP" v8.0. Técnicas de estimación confiables basadas en el método de contribución de grupo de Joback como se describe en "The Properties of Gases and Liquids" 5th edición por Poling et al. (la cual es incorporada en la presente por referencia) , se usaron para estimar la variación de temperatura de entalpia de gas ideal para las definas fluoradas. La capacidad de calor de gas ideal de R-1234yf y R-1225ye(Z) también se determinó por medición y estos datos mostraron que las predicciones del método Joback fueron de exactitud suficiente.

Estos cálculos se realizaron siguiendo el procedimiento estándar como se usa en (por ejemplo) el software "KleaCalc" I EOS Fluor (otros modelos disponibles para pronosticar el desempeño de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración conocidos por las personas expertas en la técnica, también pueden ser usados) , usando las siguientes condiciones: Temperatura de evaporación media: 5°C Temperatura de condensación media: 50°C Supercalor de evaporador: 10K Subenfriamiento de condensador 5K Caída de presión de evaporador 0 bar Caída de presión de línea de succión 0 bar Caída de presión de condensador 0 bar Servicio de enfriamiento 6 k Temperatura de succión de compresora 15°C Eficiencia isentrópica de compresora 67% Las características de caída de presión relativa de los fluidos en las condiciones de línea de succión se evaluaron usando la ecuación Darcy- eisbach para caída de presión de fluido incompresible, usando la correlación Colebrook para caída de presión de fricción y asumiendo lo siguiente: Capacidad de enfriamiento constante (6 kW como anteriormente) .

Diámetro interno efectivo de tubería de succión: 16.2mm Tubería de succión asumida internamente lisa.

Densidad de gas evaluada a temperatura de succión de compresora y presión de gas asumida incompresible.

Viscosidad de gas tomada como equivalente a aquella de R-134a a la misma temperatura y presión.

Las formas de las ecuaciones Darcy-Weisbach y Colebrook se tomaron del manual ASHRAE (2001 Fundamentáis Volume) Sección 2, el cual está en la presente incorporado por referencia.

La Tabla 3 muestra el desempeño comparativo fluidos puros R-1234yf, R-134a y R-1243zf.

Tabla 3 Se puede ver que las características de capacidad y caída de presión de tanto R-1243zf como R-1234yf son pobres comparadas con R-134a.

Los datos de desempeño (calculados usando los métodos anteriores) de algunas mezclas binarias R-32/R-1243zf , ternarias R-32/R-1234yf/R-1243zf y cuaternarias R-32/R-1234yf/R-1243zf/R-134a de la invención son expuestos en las Tablas 4 a 6.

Los ejemplos son solamente ilustrativos y no limitantes. La invención es definida por las reivindicaciones.

Tabla 4: 5 10 Tabla 5: 10 15 Tabla 6 : 10 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

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 comprende un mínimo de aproximadamente 80% en peso de R-1243zf y un máximo de 20% en peso de R-32, con base en el peso total de la composición.

2. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 80 hasta aproximadamente 99%, en peso de R-1243zf, y desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20% en peso de R-32, con base en el peso total de la composición.

3. Una composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 84 hasta aproximadamente 97%, en peso de R-1243zf, y desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 16% en peso de R-32.

4. Una composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende desde aproximadamente 86 hasta aproximadamente 94%, en peso de R-1243zf, y desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 14% en peso de R-32.

5. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque consiste esencialmente de R-1243zf y R-32.

6. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque contiene aproximadamente 95% de R-1243zf y aproximadamente 5% de R-32.

7. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque contiene aproximadamente 94% de R-1243zf y aproximadamente 6% de R-32.

8. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque contiene aproximadamente 90% de R-1243zf y aproximadamente 10% de R-32.

9. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque contiene aproximadamente 88% de R-1243zf y aproximadamente 12% de R-32.

10. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque contiene aproximadamente 86% de R-1243zf y aproximadamente 14% de R-32.

11. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la composición tiene un GWP de menos de 3500, preferiblemente de menos de 2000.

12. Una composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la composición tiene un GWP de menos de 1000, preferiblemente de menos de 150.

13. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el deslizamiento de temperatura es menos de aproximadamente 15k, preferiblemente menos de aproximadamente 10k.

14. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la composición tiene una capacidad de refrigeración volumétrica dentro de aproximadamente 15%, preferiblemente dentro de aproximadamente 10% del refrigerante existente que se pretende reemplazar.

15. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la composición es menos inflamable que R-1243zf solo.

16. Una composición de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la composición tiene: (a) un superior límite inflamable; (b) una energía superior de ignición; y/o (c) una velocidad inferior de flama comparada con R-1243zf solo.

17. Una composición de conformidad con la reivindicación 15 o 16, caracterizada porque es inflamable.

18. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la composición tiene una eficiencia de ciclo dentro de aproximadamente 10% del refrigerante existente que se pretende reemplazar.

19. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la composición tiene una temperatura de descarga de compresora dentro de aproximadamente 15k, preferiblemente dentro de aproximadamente 10k, del refrigerante existente que se pretende reemplazar.

20. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizada porque además comprende un lubricante.

21. Una composición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque el lubricante se selecciona de aceite mineral, aceite de silicona, polialquil bencenos (PABs) , ésteres de poliol (POEs) , polialquilen glicoles (PAGs) , polialquilen glicol ésteres (ésteres de PAG) , polivinil éteres (PVEs) , poli (alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.

22. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque además comprende un estabilizador.

23. Una composición de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque el estabilizador se selecciona de compuestos a base de dieno, fosfatos, compuestos de fenol y epóxidos, y mezclas de los mismos.

24. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque además comprende un retardante de flama adicional.

25. Una composición de conformidad con la reivindicación 24, caracterizada porque el retardante de flama adicional se selecciona del grupo que consiste de tri-(2-cloroetil) -fosfato, (cloropropil) fosfato, tri-(2,3-dibromopropil) -fosfato, tri- (1, 3 -dicloropropil ) -fosfato, fosfato diamonio, varios compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarbono fluorado, un bromocarbono fluorado, trifluoro yodometano, perfluoroalquil aminas, bromo- fluoroalquil aminas y mezclas de los mismos.

26. Una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque es una composición refrigerante.

27. Un dispositivo de transferencia de calor, caracterizado porque contiene una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

28. Uso de una composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26 en un dispositivo de transferencia de calor.

29. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 27 o 28, caracterizado porque es un dispositivo de refrigeración.

30. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque se selecciona del grupo que consiste de sistemas de aire acondicionado automotrices, sistemas de aire acondicionado residenciales, sistemas de aire acondicionado comerciales, sistemas refrigeradores residenciales, sistemas congeladores residenciales, sistemas refrigeradores comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas enfriadores de aire acondicionado, sistemas enfriadores de refrigeración, y sistemas.de bomba de calor residenciales o comerciales.

31. Un dispositivo de transferencia de calor de conformidad con la reivindicación 29 o 30, caracterizado porque contiene una compresora.

32. Un agente de soplado, caracterizado porque comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

33. Una composición espumosa, que comprende uno o más componentes capaces de formar espuma y una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizada porque uno o más componentes capaces de formar espuma se seleccionan de poliuretanos , resinas y polímeros termoplásticos , tales como poliestireno, y resinas epoxi , y mezclas de los mismos.

34. Una espuma caracterizada porque se obtiene de la composición espumosa de conformidad con la reivindicación 33.

35. Una espuma de conformidad con la reivindicación 34, caracterizada porque comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

36. Una composición atomizable caracterizada porque comprende material a ser atomizado y un propulsor que comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

37. Un método para enfriar un artículo, caracterizado porque comprende condensar una composición como se define. de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26 y posteriormente evaporar la composición en la cercanía del artículo a ser enfriado.

38. Un método para calentar un artículo, caracterizado porque comprende condensar una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26 en la cercanía del artículo a ser calentado y posteriormente evaporar la composición.

39. Un método para extraer una sustancia de biomasa, caracterizado porque comprende poner en contacto biomasa con un solvente que comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, y separar la sustancia del solvente.

40. Un método para limpiar un artículo, caracterizado porque comprende poner en contacto el artículo con un solvente que comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

41. Un método para extraer un material de una solución acuosa, caracterizado porque comprende poner en contacto la solución acuosa con un solvente que comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, y separar la sustancia del solvente .

42. Un método para extraer un material de una matriz sólida de partículas, caracterizado porque comprende poner en contacto la matriz sólida de partículas con un solvente que comprende una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, y separar el material del solvente.

43. Un dispositivo de generación de energía mecánica, caracterizado porque contiene una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

44. Un dispositivo generador de energía mecánica de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque se adapta para usar un Ciclo Rankine o modificación del mismo para generar trabajo a partir de calor.

45. Un método de reacondicionamiento de un dispositivo de transferencia de calor, caracterizado porque comprende la etapa de remover un fluido de transferencia de calor existente, e introducir una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

46. Un método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración.

47. Un método de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado porque el dispositivo de transferencia de calor es un sistema de aire acondicionado.

48. Un método para reducir el impacto ambiental que se origina 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 como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26.

49. Un método para generar créditos de emisión de gas de invernadero, caracterizado porque comprende (i) reemplazar un compuesto o composición existente con una composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, en donde la composición como se define de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26 tiene un GWP inferior que el compuesto o composición existente; y (ii) obtener créditos de emisión de gas de invernadero para la etapa de reemplazo.

50. Un método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el uso de la composición de la invención resulta en un impacto total equivalente de calentamiento inferior, y/o un rendimiento climático del ciclo de vida inferior que se logra por el uso del compuesto o composición existente.

51. Un método de conformidad con la reivindicación 49 o 50, caracterizado porque se lleva a cabo en un producto a partir de los campos de aire acondicionado, refrigeración, transferencia de calor, agentes de soplado, propulsores atomizables o aerosoles, dieléctricos gaseosos, criocirugía, procedimientos veterinarios, procedimientos dentales, extinción de incendios, supresión de flama, solventes, limpiadores, cuernos de aire, pistolas de perdigones, anestésicos locales, y aplicaciones de expansión.

52. Un método de conformidad con la reivindicación 48 o 51, caracterizado porque el producto se selecciona de un dispositivo de transferencia de calor, un agente de soplado, una composición espumosa, una composición atomizable, un solvente o un dispositivo de generación de energía mecánica.

53. Un método de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado porque el producto es un dispositivo de transferencia de calor.

54. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 48 a 53, caracterizado porque el compuesto o composición existente es una composición de transferencia de calor.

55. Un método de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado porque la composición de transferencia de calor es un refrigerante seleccionado de R-22, R-410A, R-407A, R-407B, R-407C, R507 y R-404a.

56. Un método de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado porque la composición de transferencia de calor es un refrigerante seleccionado de R-134a, R-1234yf y R-152a.