ES2546062T3 - Composiciones de transferencia de calor - Google Patents

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Abstract

Una composición de transferencia de calor que comprende al menos aproximadamente el 45 % en peso de trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)), de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 10 % en peso de dióxido de carbono (R-744) y de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 50 % en peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).

Description

Composiciones de transferencia de calor
5 La invención se refiere a composiciones de transferencia de calor, y en particular a composiciones de transferencia de calor que pueden ser adecuadas como reemplazo 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 publicado anteriormente o cualquier antecedente en la memoria descriptiva no debe tomarse necesariamente como un reconocimiento de que un documento o antecedente es parte del estado de la técnica o es un conocimiento general común.
Son bien conocidos los sistemas de refrigeración mecánicos y los dispositivos de transferencia de calor relacionados, tales como las bombas de calor y los sistemas de aire acondicionado. En tales sistemas, se evapora un líquido
15 refrigerante a baja presión tomando calor de la zona circundante. Después, el vapor resultante se comprime y se pasa a un condensador en el que se condensa y desprende calor a una segunda zona, el condensado se devuelve a través de una válvula de expansión, completando así el ciclo. La energía mecánica requerida para comprimir el vapor y bombear el líquido se proporciona mediante, por ejemplo, un motor eléctrico o un motor de combustión interna.
Además para tener un punto de ebullición adecuado y un alto calor latente de vaporización, las propiedades preferidas en un refrigerante incluyen baja toxicidad, no inflamable, alta estabilidad y ausencia de olor desagradable. Otras propiedades deseables son compresibilidad lista a presiones inferiores a 2500kilopascales, baja temperatura de descarga en la compresión, alta capacidad de refrigeración, alta eficiencia (alto coeficiente de rendimiento) y una presión del evaporador superior a 100kilopascales a la temperatura de evaporación deseada.
25 El diclorodifluorometano (refrigerante R-12) posee una combinación adecuada de propiedades y fue durante muchos años el refrigerante más ampliamente usado. Debido a la preocupación internacional de que los clorofluorocarbonos total y parcialmente halogenados estaban dañando la capa de ozono que protege la tierra, hubo un acuerdo general de que su fabricación y uso debían se severamente restringidos y finalmente eliminados por completo. 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 el R-22 es un potente gas de efecto invernadero, su uso también se está eliminando.
35 Mientras que los dispositivos de transferencia de calor del tipo al que se refiere la presente invención son esencialmente sistemas cerrados, la pérdida de refrigerante a la atmósfera puede suceder debido a una fuga durante el funcionamiento del equipo o durante los procedimientos de mantenimiento. Es importante, por lo tanto, reemplazar total y parcialmente los refrigerantes clorofluorocarbonos halogenados por materiales que tienen potenciales de agotamiento de ozono cero.
Además de la posibilidad del agotamiento del ozono, se ha sugerido que concentraciones significativas de refrigerantes halocarbonados en la atmósfera, pueden contribuir al calentamiento global (el llamado efecto invernadero). Es deseable, por lo tanto, usar refrigerantes que tengan tiempos de vida atmosféricos relativamente
45 cortos como resultado de su capacidad para reaccionar con otros constituyentes atmosféricos, tales como radicales hidroxilo, o como resultado de la degradación lista a través de procesos fotolíticos.
Se han introducido refrigerantes R-410A y R-407 (incluyendo R-407A, R-407B y R-407C) como refrigerante de reemplazo para R-22. Sin embargo, los refrigerantes R-22, R-410A y R-407 tienen todos unos potenciales de calentamiento global alto (GWP, también conocido como potencial de calentamiento de efecto invernadero).
Se introdujo 1,1,1,2-tetrafluoroetano (refrigerante R-134a) como refrigerante de reemplazo para R-12. R-134a es un refrigerante de reemplazo de energía, usado actualmente para aire acondicionado de automoción. Sin embargo es un gas de efecto invernadero con un GWP de 1430 con respecto a CO2 (GWP del CO2es 1 por definición). La proporción
55 del impacto ambiental global de sistemas de aire acondicionado de automoción usando este gas, que puede atribuirse a la emisión directa del refrigerante, está normalmente en el intervalo del 10-20 %. La legislación ha sido aprobada en la Unión Europea para descartar el uso de refrigerantes que tienen GWP de más de 150 modelos de coche nuevos desde 2011. La industria automovilística opera en plataformas de tecnología global, y en cualquier caso, la emisión de gas de efecto invernadero tiene un impacto global por tanto existe una necesidad de encontrar fluidos que tengan un menor impacto ambiental, (por ejemplo, GWP reducido) comparado con HFC-134a.
Se ha identificado R-152a (1,1-difluoroetano) como alternativa a R-134a. Es algo más eficiente que el R-134a y tiene un potencial de calentamiento de efecto invernadero de 120. Sin embargo, la inflamabilidad de R-152a se considera demasiado alta, por ejemplo para permitir su uso seguro en sistemas de aire acondicionado móviles. En particular, se
65 cree que su límite de inflamabilidad es demasiado bajo, su velocidad de llama es demasiado alta y su energía de ignición es demasiado baja. Por lo tanto existe una necesidad para proporcionar refrigerantes alternativos que tienen
propiedades mejoradas, tal como baja inflamabilidad. La química de combustión de fluorocarburos es compleja e impredecible. No siempre es el caso en el que la mezcla de un fluorocarburo no inflamable con un fluorocarburo inflamable reduce la inflamabilidad del fluido o reduce el intervalo de composiciones inflamables en el aire. Por ejemplo, los inventores han encontrado que si el R-134a no inflamable se mezcla con el R-152a inflamable, el límite
5 inflamable inferior de la mezcla se altera de una manera que no es predecible. La situación se vuelve incluso más compleja y menos predecible si se consideran composiciones ternarias y cuaternarias.
Existe también una necesidad para proporcionar refrigerantes alternativos que pueden usarse en los dispositivos existentes, tales como, dispositivos de refrigeración con poca o sin modificación.
Se ha identificado R-1234yf (2,3,3,3-tetrafluoropropeno) como un refrigerante alternativo candidato para reemplazar a R-134a en determinadas aplicaciones, en particular aplicaciones de aire acondicionado móviles o bombas de calor. Su GWP es aproximadamente 4. El R-1234yf es inflamable pero sus características de inflamabilidad se consideran como aceptables para algunas aplicaciones que incluyen aire acondicionado o bomba de calor. En particular, cuando se
15 compara con el R-152a, su límite de inflamabilidad es mayor, su energía de ignición es mínima y la velocidad de llama en el aire es significativamente inferior que la de R-152a.
El impacto ambiental del funcionamiento de un sistema de aire acondicionado o refrigeración, en términos de emisiones de gases de efecto invernadero, debe considerarse en referencia no solo al denominado GWP "directo" de la refrigeración, sino también en referencia a las denominadas emisiones "indirectas", es decir, las emisiones de dióxido de carbono resultantes del consumo de electricidad o combustible para hacer funcionar el sistema. Se han desarrollado varios parámetros de este impacto total de GWP, que incluyen los conocidos como análisis de Impacto de Calentamiento Equivalente Total (TEWI) o análisis de Producción de Carbono de Ciclo de Vida (LCCP). Ambas medidas incluyen la estimación del efecto de refrigeración de GWP y la eficiencia de energía sobre el impacto de
25 calentamiento global. Las emisiones del dióxido de carbono asociadas con la fabricación del equipo refrigerante y sistema también deben considerarse.
Se ha encontrado que la eficiencia de energía y la capacidad de refrigeración de R-1234yf son significativamente inferiores que los de R-134a y además, se ha encontrado que el fluido muestra un aumento de la caída de presión en los sistemas de tuberías e intercambiadores de calor. Una consecuencia de esto es que para usar R-1234yf y lograr la eficiencia de energía y rendimiento de enfriamiento equivalente al de R-134a, se requiere el aumento de la complejidad del equipo y el aumento del tamaño de las tuberías, que conduce a un aumento en emisiones indirectas asociadas con el equipo. Además, se piensa que la producción de R-1234yf es más compleja y menos eficiente es su uso de los materiales primas (fluoradas y cloradas) que de R-134a. Las proyecciones actuales de fijación de precios a largo plazo
35 para R-1234yf están en el intervalo de 10-20 veces mayor que R-134a. Este diferencial de precios y la necesidad de gasto extra en hardware limitarán la velocidad a la que se cambian los refrigerantes y por lo tanto limitará la velocidad a la que puede reducirse el impacto ambiental global de la refrigeración o del aire acondicionado. En resumen, la adopción de R-1234yf para reemplazar al R-134a consumirá más materia prima y da como resultado más emisiones indirectas de gases de efecto invernadero que lo que lo hace el R-134a.
Algunas tecnologías existentes diseñadas para el R-134a pueden incluso, no ser capaces de aceptar la inflamabilidad reducida de algunas composiciones de transferencia de calor (cualquier composición que tiene un GWP de menos de 150 se cree que es inflamable hasta cierto punto).
45 El documento de Estados Unidos 2009/253820 describe agentes de soplado que comprenden trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R1234ze(E)) y al menos un compuesto seleccionado entre los compuestos o grupos de compuestos que incluyen dióxido de carbono y fluorohidrocarburos (FHC).
El documento de Estados Unidos 2010/044619 describe composiciones de transferencia de calor que comprenden difluorometano (R-32), un segundo componente seleccionado entre olefinas C2-5 multifluorinadas y opcionalmente al menos un tercer componente seleccionado entre alcanos C2-3fluorinados, CF3I y combinaciones de los mismos.
El documento de Estados Unidos 2006/043331 se refiere a composiciones que comprenden de aproximadamente 1 a aproximadamente 40 % en peso de CO2y de aproximadamente 60 a aproximadamente 99 % en peso de uno o más
55 compuestos de fórmula XCFzR3-z (I), en la que X es un C2-3 sin saturar, sustituido o sin sustituir, alquilo radical, cada R es independientemente Cl, F, Br, I o H y z es 1 a 3.
Un objeto principal de la presente invención es por lo tanto, proporcionar una composición de transferencia de calor que es usable por derecho propio o adecuada como un reemplazo para usos de refrigeración existentes que deben tener un GWP reducido, sin embargo tener una capacidad y eficiencia de energía (que puede expresarse convenientemente como el "Coeficiente de Rendimiento ") idealmente dentro del 10 % de los valores, por ejemplo de los obtenidos usando 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 el 5 %) de estos valores. Se sabe en la técnica que las diferencias de este orden entre fluidos se resuelven usualmente
65 mediante el rediseño de equipos y sistema de características operacionales. Idealmente, la composición también debería haber reducido la toxicidad e inflamabilidad aceptable.
La presente invención aborda las deficiencias anteriores mediante la provisión de una composición de transferencia de calor que comprende al menos aproximadamente 45 % en peso de trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)), de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 % en peso de dióxido de carbono (también denominado en el presente documento como R-744 o CO2) y un tercer componente que comprende 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a) en una
5 cantidad de de aproximadamente 2 a aproximadamente 50 % en peso. Esta se denominará en lo sucesivo en el presente documento como la composición de la invención, a menos que se indique otra cosa.
Todas las sustancias químicas descritas en el presente documento están disponibles en el mercado. Por ejemplo, las sustancias fluoroquímicas pueden obtenerse de Apollo Scientific (UK).
Las composiciones de la invención contienen trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)).
Las composiciones de la invención contienen al menos aproximadamente 45 % en peso de R-1234ze(E), por ejemplo de aproximadamente 50 a aproximadamente 98 % en peso. Preferentemente, las composiciones de la invención 15 contienen de aproximadamente 60 %a aproximadamente 98 % en peso de R-1234ze(E). Ventajosamente, las composiciones de la invención contienen de aproximadamente 70 a aproximadamente 98 % en peso de R-1234ze(E).
Las cantidades y la elección de los componentes preferidos para la invención se determinan por una combinación de propiedades:
(a)
Inflamabilidad: se prefieren las composiciones no inflamable o débilmente inflamables.
(b)
Temperatura de funcionamiento eficaz de la refrigeración en un sistema evaporador de aire acondicionado.
(c)
Temperatura de "deslizamiento" de la mezcla y su efecto en el rendimiento del intercambiador de calor.
25 La temperatura de funcionamiento eficaz en un ciclo de aire acondicionado, especialmente aire acondicionado de automoción, se limita por la necesidad de evitar la formación de hielo en la superficie de la cara del lado del evaporador del refrigerante. Normalmente, los sistemas de aire acondicionado deben enfriar y deshumedecer el aire húmedo; por lo que se formará agua líquida en la superficie del lado del aire. La mayoría de los evaporadores (sin excepción para la aplicación de la automoción) tienen superficies con aletas con el espaciado de aleta estrecho. Después, si el evaporador está demasiado frío, puede formarse hielo entre las aletas, que restringe el flujo de aire en la superficie y que reduce el rendimiento global mediante la reducción de área de trabajo del intercambiador de calor.
Se conoce que para las aplicaciones de aire acondicionado en la automoción (Modern Refrigeration and Air Conditioning by AD Althouse et al, edición de 1988, Capítulo 27, que se incorpora en la presente memoria como
35 referencia) se prefieren temperaturas de evaporación del refrigerante de -2 ºC o mayores para asegurar que el problema de la formación de hielo se evite de este modo.
También se conoce que las mezclas de refrigerante no azeotrópicas muestran temperatura de "deslizamiento" en evaporación o condensación. En otras palabras, como el refrigerante se vaporiza o condensa progresivamente a presión constante, los ascensos (en evaporación) o descensos de temperatura (en condensación), con la diferencia de temperatura total (entrada a salida) denominándose como el deslizamiento de temperatura. El efecto del deslizamiento en la temperatura de evaporación y condensación también debe considerarse.
El contenido de dióxido de carbono de las composiciones de la invención está limitado principalmente por las
45 consideraciones (b) y (c) anteriores. Convenientemente, las composiciones contienen hasta aproximadamente 12 % en peso de R-744. Las composiciones de la invención contienen de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 % de R-744. Ventajosamente, las composiciones de la invención contienen de aproximadamente 2 a aproximadamente 7 % en peso de R-744.
El contenido del tercer componente, que puede incluir refrigerantes inflamables (R-32, R-152a, R-161, propileno o propano), se selecciona de manera que incluso en ausencia del elemento de dióxido de carbono de la composición, la mezcla de fluorocarburo residual tiene un límite inflamable inferior en el aire de 23 ºC (como se determina en el aparato de prueba, un matraz de 12 litros ASHRAE-34) que es mayor del 5 % v/v, preferentemente mayor del 6 % v/v, más preferentemente tal que la mezcla es no inflamable. La cuestión de la inflamabilidad se discute adicionalmente más
55 adelante en esta memoria descriptiva.
Normalmente, las composiciones contienen hasta aproximadamente 50 % en peso del tercer componente. Convenientemente, las composiciones contienen hasta aproximadamente 45 % en peso del tercer componente. Preferentemente, las composiciones contienen de aproximadamente 1 a aproximadamente 40 % en peso del tercer componente.
Como se usa en el presente documento, todas las cantidades en %mencionadas en las composiciones del presente documento, incluyendo en las reivindicaciones, son en peso, basadas en el peso total de las composiciones, a menos que se indique otra cosa.
65 Para evitar cualquier duda, debe entenderse que los valores superiores e inferiores establecidos para los intervalos de
cantidades de componentes en las composiciones de la invención descrita en el presente documento pueden intercambiarse de cualquier forma, con la condición de que los intervalos resultantes caigan dentro del más amplio alcance de la invención.
5 Las composiciones de la invención pueden consistir esencialmente en (o consisten en) R-1234ze(E), R-744 y el tercer componente.
Por la expresión "consiste esencialmente en", queremos decir que las composiciones de la invención no contienen sustancialmente otros componentes, en particular ningún (hidro)(fluoro)compuestos (por ejemplo, (hidro)(fluoro)alcanos o (hidro)(fluoro)alquenos) conocidos para usarse en composiciones de transferencias de calor. Incluimos la expresión "consiste en" dentro del significado de "consiste esencialmente en".
Para evitar cualquier duda, cualquiera de las composiciones descritas en el presente documento, incluyendo los compuestos definidos específicamente y cantidades de compuestos o componentes, puede consistir esencialmente
15 en (o consiste en) los compuestos o componentes definidos en las composiciones.
En un aspecto, el tercer componente contiene solo 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a). Por lo tanto, las composiciones de la invención pueden ser mezclas ternarias de R-1234ze(E), R-744 y R-134a.
Sin embargo, el tercer componente puede incluir R-134a junto con uno de R-32, R-152a, R-161, propileno o propano. La R-134a se incluye normalmente para reducir la inflamabilidad de la composición equivalente que no contiene R-134a.
Preferentemente, las composiciones de la invención que contienen R-134a son no inflamables a una temperatura de
25 prueba de 60 ºC usando la metodología ASHRAE-34. Ventajosamente, las mezclas de vapor que existe en equilibrio con las composiciones de la invención a cualquier temperatura entre aproximadamente -20 ºC y 60 ºC también son no inflamables.
Las composiciones que contienen R-32, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 % en peso, convenientemente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 15 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 4 a aproximadamente 10 % en peso.
Las composiciones preferidas contienen de aproximadamente 82 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 % en
35 peso de R-32.
Las composiciones preferidas adicionales contienen de aproximadamente 85 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 % en peso de R-32.
Las composiciones que contiene R-152a, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 45 % en peso, convenientemente en una cantidad de aproximadamente 3 a aproximadamente 30 % en peso, preferentemente de aproximadamente 4 a aproximadamente 20 % (por ejemplo de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 % en peso).
45 Las composiciones preferidas contienen de aproximadamente 75 a aproximadamente 96 % en peso de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 % en peso de R-152a.
Las composiciones preferidas adicionales contienen de aproximadamente 85 a aproximadamente 94 %(por ejemplo, de aproximadamente 87 a aproximadamente 92 %) en peso de R-1234ze(E), de aproximadamente 3 a aproximadamente 8 %(por ejemplo, de aproximadamente 4 a aproximadamente 7 %) en peso de R-744 y de aproximadamente 3 a aproximadamente 7 %por ejemplo (de aproximadamente 4 a aproximadamente 6 %) en peso de R-152a.
55 Las composiciones que contiene R-161, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 30 % en peso, convenientemente en una cantidad de aproximadamente 3 a aproximadamente 20 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 4 a aproximadamente 15 % en peso.
Las composiciones preferidas contienen de aproximadamente 85 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 % en peso de R-161.
Las composiciones que contienen propileno, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 1 a
65 aproximadamente 10 % en peso, convenientemente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 % en peso.
Las composiciones preferidas contienen de aproximadamente 87 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso de propileno.
5 Las composiciones preferidas adicionales contienen de aproximadamente 89 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso de propileno.
Las composiciones que contienen propano, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 % en peso, convenientemente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 3 a aproximadamente 6 % en peso.
Las composiciones preferidas contienen de aproximadamente 87 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de
15 aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso de propano.
Las composiciones preferidas adicionales contienen de aproximadamente 89 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 5 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso de propano.
El tercer componente comprende R-134a. El tercer componente puede consistir esencialmente en (o consiste en) R-134a.
25 Las composiciones de la invención que contienen R-134, lo contienen normalmente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 50 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 2 a aproximadamente 45 % en peso. Convenientemente el R-134a está presente en una cantidad de aproximadamente 2 a aproximadamente 30 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 % en peso.
Las composiciones preferidas de la invención contienen de aproximadamente 44 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 50 % en peso de R-134a.
Las composiciones preferidas adicionales de la invención contienen de aproximadamente 49 a aproximadamente
35 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 45 % en peso de R-134a.
En un aspecto, las composiciones de la invención contienen de aproximadamente 79 a aproximadamente 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 15 % en peso de R-134a.
En un aspecto, las composiciones de la invención contienen de aproximadamente 79 a aproximadamente 94 % de R-1234ze(E), de aproximadamente 4 a aproximadamente 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente 2 a aproximadamente 15 %(por ejemplo, de aproximadamente 6 a aproximadamente 15 %) en peso de R-134a. Los
45 ejemplos de tales composiciones son mezclas ternarias que contienen aproximadamente 84 % en peso del 1234ze(E), aproximadamente 6 % en peso de R-744 y aproximadamente 10 % en peso de R-134a que contienen de aproximadamente 86 % en peso del 1234ze(E), aproximadamente 5 % en peso de R-744 y aproximadamente 9 % en peso de R-134a.
Las composiciones de la invención pueden contener adicionalmente pentafluoroetano (R-125). Si está presente, R-125 está presente normalmente en cantidades de hasta aproximadamente el 40 % en peso, preferentemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 % en peso.
Las composiciones de acuerdo con la invención convenientemente comprenden sustancialmente ningún R-1225
55 (pentafluoropropeno), convenientemente sustancialmente ningún R-1225ye (1,2,3,3,3-pentafluoropropeno) o R-1225zc (1,1,3,3,3-pentafluoropropeno), compuestos que tienen asociados problemas de toxicidad
Por "no sustancialmente", incluimos el significado de que las composiciones de la invención contienen el 0,5 % en peso o menos del componente indicado, preferentemente el 0,1 % o menos, basadas en el peso total de la composición.
Las composiciones de la invención pueden contener no sustancialmente:
(i) 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234yf), 65 (ii) cis-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(Z)), y/o
(iii) 3,3,3-trifluoropropeno (R-1243zf).
Las composiciones de la invención tienen potencial de agotamiento de ozono cero.
Preferentemente, las composiciones de la invención (por ejemplo, las que son reemplazos refrigerantes adecuados
5 para R-134a, R-1234yf o R-152a) tienen un GWP que es menor de 1300, preferentemente menor de 1000, más preferentemente menor de 800, 500, 400, 300 o 200, especialmente menor de 150 o 100, incluso menor de de 50 en algunos caso. A menos que se indique otra cosa, se usan en el presente documento IPCC (Grupo intergubernamental de expertos en el cambio climático) TAR (Tercer informe de evaluación) valores de GWP.
10 Ventajosamente, las composiciones son de peligro de inflamabilidad reducido cuando se compara con los componentes inflamables individuales de las composiciones, por ejemplo R-32, R-161, R-152a, propano o propileno. Preferentemente, las composiciones son de peligro de inflamabilidad reducido cuando se compara con R-1234yf.
En un aspecto, las composiciones tienen uno o más de (a) un límite inflamable inferior más alto; (b) una energía de
15 ignición más alta; o (c) una velocidad de llama inferior comparado con R-32, R-152a, R-161, propano, propileno o R-1234yf. En una realización preferida, las composiciones de la invención son no inflamables. Ventajosamente, las mezclas de vapor que existen en equilibrio con las composiciones de la invención, también son no inflamables a cualquier temperatura entre aproximadamente -20 ºC y 60 ºC.
20 La inflamabilidad puede determinarse con la Norma 34 ASHRAE que incorpora la Norma E-681 ASTM con metodología de prueba según pág. 34 del Apéndice de fecha 2004, todo el contenido que se incorpora en el presente documento por referencia.
En algunas solicitudes puede no ser necesario para la formulación para clasificarse como no inflamable por la
25 metodología ASHRAE-34; es posible desarrollar fluidos cuyos límites de inflamabilidad será suficientemente reducido en el aire para hacerlos seguros para su uso en la solicitud, por ejemplo si físicamente no es posible hacer una mezcla inflamable por fugas de la carga de equipos de refrigeración en los alrededores.
El R-1234ze(E) es no inflamable en el aire a 23 ºC, aunque muestra inflamabilidad a temperaturas superiores en aire
30 húmedo. Hemos determinado mediante experimentación que las mezclas de R-1234ze(E) con fluorocarburos inflamables, tales como FHC-32, FHC-152a o FHC-161 permanecerá no inflamable en el aire a 23 ºC si la "relación de flúor" Rf de la mezcla es mayor de aproximadamente 0,57, en la que la Rf se define por gramo-moles de la mezcla de refrigerante global como:
35 Rf = (gramo-moles de flúor)/(gramo-moles de flúor + gramo-moles de hidrógeno)
Por lo tanto, para R-161, Rf = 1/(1+5) = 1/6 (0,167) y es inflamable, en contraste, R-1234ze(E) tiene R = 4/6 (0,667) y es no inflamable. Encontramos mediante el experimento que una mezcla al 20 % v/v de de R-161 en R-1234ze(E) era de forma similar no inflamable. La relación de flúor de esta mezcla no inflamable es 0,2*(1/6) + 0,8*(4/6) = 0,567.
40 La validez de esta relación entre inflamabilidad y relación de flúor de 0,57 o superior, se ha demostrado experimentalmente para HFC-32, HFC-152a y mezclas de HFC-32 con HFC-152a.
Takizawa et al, Reaction Stoichiometry for Combustion of Fluoroetano Blends, ASHRAE Transactions 112(2) 2006
45 (que se incorpora en el presente documento por referencia), muestra que existe una relación casi lineal entre esta relación y la velocidad de llama de las mezclas que comprenden R-152a, con aumento de la relación de flúor resultante en velocidades de llama inferiores. Los datos en esta referencia enseñan que la relación de flúor necesita ser más grande de aproximadamente 0,65 para que la velocidad de llama caiga a cero, en otras palabras, para que la mezcla sea no inflamable.
50 De forma análoga, Minor et al (Solicitud de Patente DuPont WO2007/053697) proporciona enseñanza sobre la inflamabilidad de muchas hidrofluoroolefinas, mostrando que puede esperarse que tales compuestos son no inflamables si la relación de flúor es mayor de aproximadamente 0,7.
55 En vista de esta enseñanza de la técnica anterior, es inesperado que las mezclas de R-1234ze(E) con fluorocarbonos inflamables, tales como HFC-32, HFC-152a o HFC-161 permanezcan no inflamables en el aire a 23 ºC si la relación de flúor R de la mezcla es mayor de aproximadamente 0,57.
Además, identificamos que si la relación de flúor es mayor de aproximadamente 0,46, después, podemos esperar que 60 la composición tenga un límite de inflamabilidad inferior en el aire mayor del 6 % v/v a temperatura ambiente.
Mediante la producción de mezclas de R-744/tercer componente /R-1234ze(E) poco o no inflamables, que contienen inesperadamente cantidades bajas de R-1234ze(E), las cantidades del tercer componente, en particular, se aumentan en tales composiciones. Esto se cree que resulta en composiciones de transferencia de calor que muestran aumento 65 en la capacidad de refrigeración, descenso del deslizamiento de la temperatura y/o descenso de la caída de presión,
comparado con composiciones que contienen cantidades mayores (por ejemplo, casi el 100 %) de R-1234ze(E). Por lo tanto, las composiciones de la invención muestran una combinación completamente inesperada de baja o nula inflamabilidad, bajo GWP y mejora de las propiedades del rendimiento de refrigeración. Se explican con más detalle a continuación alguna de estas propiedades del rendimiento de refrigeración.
5 El deslizamiento de temperatura, que puede considerarse como la diferencia entre las temperaturas del punto de ebullición y el punto de rocío de una mezcla zeotrópica (no azeotrópica) a presión constante, es una característica de un refrigerante; después, si se desea reemplazar un fluido con una mezcla es a menudo preferible tener un deslizamiento similar o reducido en el fluido alternativo. En una realización, las composiciones de la invención son
10 zeotrópicas.
Convenientemente, el deslizamiento de temperatura (en el evaporador) de las composiciones de la invención es menor de aproximadamente 10 K, preferentemente menor de aproximadamente 8 K.
15 Ventajosamente, la capacidad de refrigeración volumétrica de las composiciones de la invención es al menos el 85 % del fluido refrigerante existente que está reemplazando, preferentemente al menos el 90 % o incluso al menos el 95 %.
Las composiciones de la invención tienen normalmente una capacidad de refrigeración volumétrica que es al menos el 90 % de la de R-1234yf. Preferentemente, las composiciones de la invención tienen una capacidad de refrigeración 20 volumétrica que es al menos el 95 % de la de R-1234yf, por ejemplo de aproximadamente 95 %a aproximadamente 120 % de la de R-1234yf.
En una realización, el ciclo de eficiencia (Coeficiente de Rendimiento, COP) de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente el 5 % o incluso mejor que el fluido refrigerante existente que está reemplazando
25 Convenientemente, la temperatura de descarga del compresor de las composiciones de la invención está dentro de aproximadamente 15 K del fluido refrigerante existente que está reemplazando, preferentemente aproximadamente 10 K o incluso aproximadamente 5 K.
30 Las composiciones de la invención preferentemente tienen una eficiencia de energía de al menos el 95 % (preferentemente al menos el 98 %) de R-134a en condiciones equivalentes, mientras que tienen la característica caída de presión reducida o equivalente y capacidad de refrigeración en el 95 % o mayor de los valores de R-134a. Ventajosamente las composiciones tienen la eficiencia de energía más alta y las características de caída de presión inferiores que R-134a en condiciones equivalentes. Las composiciones también tienen ventajosamente, mejor
35 eficiencia de energía y características de presión que el R-1234yf solo.
Las composiciones de transferencia de calor de la invención son adecuadas para su uso en los diseños existentes de equipo, y son compatibles con todas las clases de lubricantes usados actualmente con los refrigerantes de FHC establecidos. Opcionalmente pueden estabilizarse o compatibilizarse con aceites minerales mediante el uso de los
40 aditivos apropiados.
Preferentemente, cuando se usa un equipo de transferencia de calor, la composición de la invención se combina con un lubricante.
45 Convenientemente, el lubricante se selecciona entre el grupo que consiste en aceite mineral, aceite de silicona, polialquilbencenos (PAB), poliolésteres (POE), polialquilenglicoles (PAG), polialquilenglicolésteres (ésteres PAG), poliviniléteres (PVE), poli (alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.
Ventajosamente, el lubricante adicionalmente comprende un estabilizador.
50 Preferentemente, el estabilizador se selecciona entre el grupo que consiste en compuestos basados en dieno, fosfatos, compuestos fenol y epóxidos y mezclas de los mismos.
Convenientemente, la composición de la invención puede combinarse con un retardante de llama.
55 Ventajosamente, el retardante de llama se selecciona entre el grupo que consiste en tri-(2-cloroetil)-fosfato, (cloropropil)fosfato, tri-(2,3-dibromopropil)-fosfato, tri-(1,3-dicloropropil)-fosfato, diamoniofosfato, diversos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarburo fluorinado, un bromocarburo fluorinado, trifluoro yodometano, aminas perfluoroalquilo, aminas bromo-fluoroalquilo y mezclas de los
60 mismos.
Preferentemente, la composición de transferencia de calor es una composición refrigerante.
En una realización, la invención proporciona un dispositivo de transferencia de calor comprende una composición de la 65 invención.
Preferentemente, el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración. Convenientemente, el dispositivo de transferencia de calor se selecciona entre el grupo que consiste en sistemas de aire acondicionado de automoción, sistemas de aire acondicionado residencial, sistemas de aire acondicionado comercial, sistemas refrigeradores residenciales, sistemas congeladores residenciales, sistemas refrigeradores
5 comerciales, sistemas congeladores comerciales, sistemas de aire acondicionado de máquina frigorífica, sistemas de refrigeración de máquina frigorífica y sistemas de bomba de calor comerciales o residenciales. Preferentemente, 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 un compresor de tipo centrífugo.
10 La invención también proporciona el uso de una un dispositivo de transferencia de calor como se describe en el presente documento.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para refrigerar un artículo que
15 comprende condensar una composición de la invención y a partir de entonces evaporar dicha composición en la proximidad del artículo para refrigerarse.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para calentar un artículo que comprende condensar una composición de la invención en la proximidad del artículo que hay que calentar y a partir de entonces
20 evaporar dicha composición.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un dispositivo de generación de potencia mecánico que contiene una composición de la invención.
25 Preferentemente, el dispositivo de generación de potencia mecánico se adapta para usar 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 de equipar de nuevo un dispositivo de transferencia de calor que comprende la etapa de retirar un fluido de transferencia existente e introducir una
30 composición de la invención. Preferentemente, el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración o un sistema de aire acondicionado (uno estático). Ventajosamente, el método adicionalmente comprende la etapa de obtención de una asignación de crédito de emisiones de gas de efecto invernadero (por ejemplo, dióxido de carbono).
35 De acuerdo con el método de equipar de nuevo descrito anteriormente, puede retirarse completamente un fluido de transferencia de calor existente a partir de un dispositivo de transferencia de calor antes de la introducción una composición de la invención. También puede retirarse parcialmente un fluido de transferencia de calor existente a partir de un dispositivo de transferencia de calor, seguido de la introducción de una composición de la invención.
40 En otra realización en la que el fluido de transferencia existente es R-134a, y la composición de la invención contiene R134a, R-1234ze(E), R-744, cualquier otro tercer componente y/o presenta R-125 (y componentes opcionales, tales como un lubricante, un estabilizador o un retardante de llama adicional), R-1234ze(E) y R-744, etc, puede añadirse al R-134a en el dispositivo de transferencia de calor, que de ese modo forma las composiciones de la invención, y el dispositivo de transferencia de calor de la invención, in situ. Alguno de los R-134a existentes puede retirarse del
45 dispositivo de transferencia de calor antes de añadir el R-1234ze(E), R-744, etc, proporcionando para facilitar los componentes de las composiciones de la invención en las proporciones deseadas.
Por lo tanto, la invención proporciona un método para preparar una composición y/o dispositivo de transferencia de calor de la invención que comprende la introducción de R-1234ze(E), R-744, cualquier otro tercer componente,
50 además de R-134a, cualquier R-125 deseado y componentes opcionales, tales como, lubricante, un estabilizador o un retardante de llama adicional, en un dispositivo de transferencia del calor que contiene un fluido de transferencia de calor existente que es R-134a. Opcionalmente, al menos algo de R-134a se retira a partir del dispositivo de transferencia de calor antes de la introducción de R-1234ze(E), R-744, etc.
55 Por supuesto, las composiciones de la invención también pueden prepararse simplemente mezclando el R-1234ze(E), R-744, el R-134a, cualquier R-125 deseado (y componentes opcionales, tales como un lubricante, un estabilizador o un retardante de llama adicional) en las proporciones deseadas. Después, las composiciones pueden añadirse a un dispositivo de transferencia de calor (o usarse de cualquier otro modo como se define en el presente documento) que no contiene R-134a o cualquier otro fluido de transferencia de calor existente, tal como un dispositivo a partir del que se
60 han retirado el R-134a o cualquier otro fluido de transferencia de calor.
En un aspecto más de la invención, se proporciona un método o para reducir el impacto ambiental resultante a partir del uso 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,
65 este método comprende la etapa de obtener una asignación de crédito de emisión de gas de efecto invernadero.
Por impacto ambiental se incluyen la generación y emisión de gases de calentamiento de efecto invernadero a través del uso del producto.
Como se ha mencionado anteriormente, este impacto ambiental puede considerarse que incluye no solo las emisiones
5 de los compuestos o composiciones que tienen un impacto ambiental significativo de fugas u otras pérdidas, pero también incluyendo la emisión de dióxido de carbono resultante de la energía consumida por un dispositivo durante su vida útil. Tal impacto ambiental puede cuantificarse por la medida conocida como Impacto Total Equivalente sobre el Calentamiento Atmosférico (TEWI). Esta medida se ha usado en la cuantificación del impacto ambiental de determinados equipos de refrigeración estacionaria y aire acondicionado, que incluyen por ejemplo los sistemas de refrigeración de supermercado (véase, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Total equivalent warming impact).
El impacto ambiental también puede considerarse como que incluye las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes a partir de la síntesis y fabricación de los compuestos o composiciones. En este caso, las emisiones de fabricación se añaden al consumo de energía y los efectos de pérdida directos para producirla medida conocida como
15 Ciclo de Vida de Producción de Carbono de (LCCP, véase por ejemplo http://www.sae.org/events/aars/presentations/2007papasavva.pdf). El uso de LCCP es común en la evaluación del impacto ambiental de los sistemas de aire acondicionado de la automoción.
El crédito o créditos de emisión se conceden para reducir las emisiones contaminantes que contribuyen al calentamiento global y pueden, por ejemplo, bancarizarse, tratarse o venderse. Se expresan convencionalmente en la cantidad equivalente de dióxido de carbono. Por lo tanto, si se evita la emisión de 1 kg de R-134a, puede concederse después un crédito de emisión de 1x1300 = 1300 kg de CO2equivalente.
Se describe un método para la generación de crédito o créditos de emisión de gas de efecto invernadero que
25 comprende (i) sustituir un compuesto existente o composición con una composición de la invención, en el que la composición de la invención tiene un GWP inferior que el de el compuesto o la composición existente; y (ii) obtener un crédito de emisión de gas invernadero para dicha etapa de sustitución.
En una realización preferida, el uso de la composición de la invención da como resultado el equipo que tiene un Impacto de Calentamiento Equivalente Total inferior y/o un Ciclo de Vida de Producción de Carbono inferior que el que se obtendría mediante el uso del compuesto o la composición existente.
Estos métodos pueden realizarse en cualquier producto adecuado, por ejemplo en los campos de aire acondicionado, refrigeración (por ejemplo, refrigeración de temperatura baja y media) y transferencia de calor. Preferentemente, el
35 campo es el aire acondicionado o la refrigeración.
Los ejemplos de productos adecuados incluyen dispositivos de transferencia de calor y dispositivos de generación de potencia mecánica. En una realización preferida, el producto es un dispositivo de transferencia de calor, tal como un dispositivo de refrigeración o una unidad de aire acondicionado.
El compuesto o componente existente tiene un impacto ambiental medido por GWP y/o TEWI y/o LCCP que es superior a la composición de la invención que lo reemplaza. El compuesto o composición existente puede comprender un compuesto fluorocarburo, tal como un compuesto perfluoro-, hidrofluoro-, clorofluoro-o hidroclorofluoro-carburo o puede comprender una olefina fluorinada.
45 Preferentemente, el compuesto o composición existente es un compuesto o composición de transferencia de calor, tal como un refrigerante. Los ejemplos de refrigerantes que pueden reemplazarse incluyen R-134a, R-152a, R-1234yf, R-410A, R-407A, R-4078, 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, especialmente R-134a o R-1234yf.
Cualquier cantidad del compuesto o composición existente puede reemplazarse con el fin de reducir el impacto ambiental. Esto puede depender del impacto ambiental del compuesto o composición existente siendo reemplazado y el impacto ambiental de la composición de reemplazo de la invención. Preferentemente, el compuesto o composición existente en el producto está totalmente reemplazado por la composición de la invención.
55 La invención se ilustra por los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Inflamabilidad
La inflamabilidad de determinadas composiciones de la invención en el aire a presión atmosférica y humedad controlada se estudio en una prueba de tubo de llama como sigue a continuación.
65 El recipiente de prueba era un cilindro de vidrio vertical que tenía un diámetro de 5,08 centímetros (2 pulgadas). Los electrodos de ignición se colocaron 60 mm por encima de la parte inferior del cilindro. El cilindro se equipo con una
abertura de liberación de presión. El aparato se blindo para restringir cualquier daño de la explosión. Una chispa de inducción permanente de 0,5 segundos de duración se usó como la fuente de ignición.
La prueba se realizó a 23 o 35 ºC (véase más abajo). Una concentración conocida de combustible en el aire se introdujo en el cilindro de vidrio. Una chispa se pasó a través de la mezcla y se observó si se separó o no de la fuente de ignición y se propagó independientemente. La concentración de gas aumentó en etapas del 1 % de vol. hasta que sucedió la ignición (en su caso). Los resultados se muestran más abajo (todas las composiciones están basadas en v/v a menos que se indique otra cosa).
Combustible
Temperatura (ºC) Humedad Resultadosb
R134a/R1234ze(E) 10/90 CO2/R134a/R1234ze 10/10/80a R134a/R1234yf 10/90 R134a/R1234ze(E) 10/90 CO2/R134a/R1234ze 10/10/80a
23 23 35 35 35 50 % de HR/23 ºC 50 % de HR/23 ºC 50 % de HR/23 ºC 50 % de HR/23 ºC 50 % de HR/23 ºC No inflamable No inflamable LFL 6 % UFL 11 % LFL 8 % UFL 12 % LFL 10 % UFL 11 %°
a Esto corresponde a aproximadamente CO2 al 4 %, R-134a al 10 % y R-1234ze(E) al 86 % en peso. b LFL = límite de inflamabilidad inferior y UFL = límite inflamable superior cPropagación incompleta
10 La composición ternaria de CO2 al 4 %, R-134aal 10 % y R-1234ze(E) al 86 % en peso se mostraron no inflamables a 23 ºC. A 35 ºC, fue significativamente menos inflamable que las mezclas R134a/R1234yf y R134a/R1234ze(E) correspondientes.
15 (a) Generación de modelo preciso físicamente adecuado
Las propiedades físicas de R-1234yf y R-1234ze(E) requeridas para modelar el rendimiento del ciclo de refrigeración, es decir, el punto crítico, presión de vapor, entalpía de líquido y vapor, densidad de líquido y de vapor y capacidades caloríficas de vapor y líquido se determinaron con precisión por métodos experimentales en el intervalo de presiones 20 de 0-20 megapascales e intervalo de temperatura de -40 a 200 ºC, y los datos resultantes usados para generar la ecuación de Helmholtz de energía libre de los modelos de estado para el fluido en el programa NIST REFPROP Version 8.0, que se describe más completamente en la guía de usuario www.nist.gov/srd/PDF-files/REFPROP8.PDF y se incorpora en el presente documento como referencia. La variación de la entalpía de los gases ideales de ambos fluidos con la temperatura se estimó usando el programa de modelado Hyperchem v7.5 (que se incorpora en el
25 presente documento como referencia) y la función de entalpía de los gases ideales se usó en la regresión de la ecuación de estado para estos fluidos.
El comportamiento de equilibrio vapor-líquido de R-1234ze(E) se estudió en una serie de pares binarios con R-32, R125, R-134a, R-152a, R-161, propano y propileno en el intervalo de temperatura de -40 a +60 ºC, que abarca el
30 intervalo de funcionamiento práctico de la mayoría de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado. La composición varió en el espacio composicional completo para cada binario en el programa experimental, Estos datos también se incorporaron en el modelo de programa REFPROP.
El modelo de programa resultante se usó para comparar el rendimiento de los fluidos seleccionados de la invención 35 con R-1234yf, R-1234ze(E) como un único componente, y R-134a.
(b) Comparación de ciclo ideal de aire acondicionado
En una primera comparación, el comportamiento de los fluidos se evaluó por un ciclo de compresión de vapor simple
40 con condiciones típicas de trabajo de aire acondicionado de automoción en altas temperaturas ambientales. En este efecto de disminución de la presión de comparación no se incluyeron en el modelo. En cambio, la comparación se hizo sobre la base de evaporación y condensación a temperaturas medias iguales y la igualdad de grados de sobrecalentamiento y subenfriamiento para cada refrigerante.
45 Las condiciones usadas se dan a continuación, seguido de datos de ejemplos comparativos para R-1234yf, R-1234ze(E) y R-134a.
Condiciones
Refrigerante Temperatura media del condensador Temperatura media del evaporador Subenfriamiento del condensador Sobrecalentamiento del evaporador Diámetro de succión Capacidad de refrigeración Caída de presión del evaporador
ºC ºC K K mm kW kPa 55 2 5 10 16,2 6,5 0,00
Caída de presión en la línea de succión
kPa 0,00
Caída de presión del condensador
KPa 0,00
Temperatura de succión del compresor
ºC 15
Eficiencia isentrópica
65 %
Datos Comparativos
R-1234yf R-1234ze(E) R-134a
COP
2,44 2,58 2,57
COP con respecto a Referencia
100,0 % 105,5 % 105,1 %
Capacidad volumétrica
kJ/m3 1832 1473
Capacidad con respecto a la Referencia
100,0 % 80,4 % 1990 108,6 %
Temperatura de descarga del
ºC 75,7 79,1 88,8
compresor
Presión de entrada del evaporador
kilopascal 336 233 315
Presión de entrada del condensador
kilopascal 1440 1120 1490
Temperatura de entrada del evaporador
ºC 2,0 2,0 2,0
Deslizamiento del evaporador(salida-entrada)
K 0,0 0,0 0,0
Presión de succión del compresor
kilopascal 336 233 315
Presión de descarga del compresor
kilopascal 1440 1120 1490
Caída de presión en la línea de succión
Pa/m 2052 2269
Caída de presión con respecto a la referencia
100,0 % 110,6 % 1559 76,0 %
Temperatura del líquido de salida del condensador
ºC 50,0 50,0 50,0
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 0,0 0,0 0,0
Los resultados de este análisis se muestran en las siguientes Tablas para familias de composición, a saber:
5 1. CO2/R-32/R-1234ze(E)
2.
CO2/R-161/R-1234ze(E)
3.
CO2/R-152a/R-1234ze(E)
4.
CO2/R-134a/R-1234ze(E)
5.
CO2/R-1270/R-1234ze(E)
10 6. CO2/R-290/R-1234ze(E)
Las tablas muestran parámetros clave de los ciclos de aire acondicionado, que incluyen presiones de funcionamiento, capacidad de refrigeración volumétrica del refrigerante, eficiencia energética (expresada como Coeficiente de Rendimiento o COP), temperatura de descarga del compresor, temperatura de entrada del evaporador y caída de
15 presión prevista en la tubería de succión del compresor.
El rendimiento de R-1234yf se toma como punto de referencia para la comparación de la capacidad de refrigeración, eficiencia de energía y caída de la presión.
20 Es evidente que las composiciones de la invención pueden ofrecer una mejora de la eficiencia energética en comparación con HFC-1234yf. De hecho, la eficiencia energética de algunas de las composiciones es comparable a la de HFC-134a.
Además, la capacidad de refrigeración de los fluidos es cercana o superior a la de R-1234yf. Algunas composiciones
25 de la invención ofrecen capacidad de refrigeración superior a R-134a y por lo tanto pueden considerarse como alternativa a R-134a.
Los niveles de presión de funcionamiento y la temperatura de descarga del compresor están igualmente cercanos a los de R-1234yf y R-134a.
30 A capacidad de refrigeración equivalente las composiciones de la invención ofrecen caída de presión reducida comparada con R-1234yf. Esta característica caída de la presión dará como resultado mejoras adicionales en la eficiencia de la energía (a través de la reducción de pérdidas de presión) en un sistema real. Los efectos de la caída de presión son de particular importancia para el aire acondicionado de automoción por lo que estos fluidos ofrecen una
35 ventaja particular para esta solicitud.
El uso de refrigerantes hidrocarburos en las composiciones (por ejemplo, las mezclas CO2/R-1270/R-1234ze(E) y CO2/R-290/R-1234ze(E)) da como resultado una solubilidad y miscibilidad mejorada del refrigerante con lubricantes.
En particular, la inclusión de hidrocarburos mejora estas propiedades en relación con hidrocarburos sintéticos o lubricantes tipo aceite mineral, que por lo demás, pueden mostrar miscibilidad pobre y baja solubilidad mutua con los hidrofluorocarburos, tal como R-134a.
5 Sorprendentemente, el uso de hidrocarburos en las cantidades preferidas también da como resultado un aumento de la capacidad de refrigeración del refrigerante mayor de la que puede haber sido predicho usando técnicas de estimación aproximadas. Sin limitarse por la teoría, se cree que la interacción de equilibrio vapor-líquido no ideales de los hidrocarburos con R-1234ze(E) es responsable de esta mejora. Este beneficio se encuentra tanto con propano y propeno. No se encontró ningún azeótropo en la determinación del equilibrio vapor-líquido que existe entre el propeno
10 y R-1234ze(E) en todo el intervalo de temperatura de relevancia para la solicitud (-40 a 60 ºC) por lo que el efecto no parece estar relacionado con la presencia de azeótropos.
En resumen, la combinación de hidrocarburo junto con dióxido de carbono y R-1234ze(E) da un rendimiento de refrigeración mejorado, mayor versatilidad en la selección y aplicación del lubricante del compresor, sin aumentar
15 significativamente el riesgo de inflamabilidad de R-1234ze(E) por sí mismo. Estas ventajas son inesperadas y beneficiosas.
Las composiciones que contienen CO2/R-134a/R-1234ze(E) son especialmente atractivas ya que tienen líquidos no inflamables y fases de vapor a 23 ºC y las composiciones seleccionadas también son totalmente no inflamables a
20 60 ºC.
La Figura 1 muestra como el coeficiente de rendimiento (COP) de una determinada composición CO2/R-134a/R-1234ze(E) de la invención varía con el contenido de R-134a. De particular interés, es el descubrimiento de que los niveles bajos de R-134a, (menos de aproximadamente 12 %p/p) el coeficiente de rendimiento pasa a través
25 de un máximo local. Por lo tanto, inesperadamente, la adición de cantidades menores de R-134a da como resultado la mejora de la capacidad de refrigeración y la eficiencia energética en comparación de una mezcla binaria sencilla de CO2 con R-1234ze(E). Además, este efecto se produce en los niveles de mezcla de GWP general por debajo de 150, que es inesperadamente beneficioso para la aplicación del aire acondicionado de automoción.
30 Tabla 1: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-7441R-321R-1234ze(E) seleccionado que contienen R-744 al2 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-32/R-1234ze(E)
2/0/98 2/2/96 2/4/94 2/6/92 2/8/90 2/10/88 2/12/86
COP COP con respecto a
2,55 2,56 2,57 2,57 2,58 2,59 2,59
Referencia
104,5 % 104,8 % 105,1 % 105,4 % 105,6 % 105,9 % 106,0 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto
kJ/m3 1650 1750 1851 1951 2050 2148 2245
a la Referencia Temperatura de descarga
90,1 % 95,6 % 101,1 % 106,5 % 111,9 % 117,3 % 122,5 %
del compresor Presión de entrada del
ºC 83,6 85,2 86,7 88,1 89,4 90,7 91,9
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 254 268 282 297 312 327 342
condensador Temperatura de entrada
kilopascal 1290 1370 1440 1510 1570 1640 1700
del evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entra
ºC 1,0 0,5 0,0 -0,4 -0,8 -1,2 -1,5
da) Presión de succión del
K 2,0 3,0 4,0 4,9 5,7 6,4 7,0
compresor Presión de descarga del
kilopascal 254 268 282 297 312 327 342
compresor Caída de presión de la
kilopascal 1290 1370 1440 1510 1570 1640 1700
línea de succión Caída de presión con
Pa/m 1944 1796 1668 1557 1460 1374 1298
respecto a la referencia Temperatura del líquido de salida del
94,7 % 87,5 % 81,3 % 75,9 % 71,1 % 67,0 % 63,3 %
condensador Deslizamiento del condensador(entrada-s
ºC 46,5 45,7 45,1 44,7 44,3 44,1 43,9
alida)
K 7,0 8,6 9,7 10,6 11,3 11,8 12,2
Tabla 2: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-321R-1234ze(E) seleccionado que contienen R-744 al3 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-32/R1234ze(E)
3/0/97 3/2/95 3/4/93 3/6/91 3/8/89 3/10/87 3/12/85
COP COP con respecto a
2,55 2,55 2,56 2,57 2,58 2,58 2,59
Referencia Capacidad
104,2 % 104,6 % 104,9 % 105,2 % 105,5 % 105,7 % 105,8 %
volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1741 1844 1946 2047 2146 2245 2341
Referencia Temperatura de descarga del
95,1 % 100,7 % 106,2 % 111,7 % 117,2 % 122,6 % 127,8 %
compresor Presión de entrada del
ºC 85,5 87,0 88,4 89,7 90,9 92,1 93,2
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 265 280 295 310 325 341 356
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1380 1450 1520 1590 1650 1720 1780
evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entr
ºC 0,4 -0,1 -0,5 -1,0 -1,3 -1,7 -2,0
ada) Presión de succión del
K 3,1 4,1 5,1 5,9 6,7 7,4 8,0
compresor Presión de descarga
kilopascal 265 280 295 310 325 341 356
del compresor Caída de presión de la
kilopascal 1380 1450 1520 1590 1650 1720 1780
línea de succión Caída de presión con respecto a la
Pa/m 1809 1678 1564 1465 1377 1299 1231
referencia Temperatura del líquido de salida del
88,1 % 81,8 % 76,2 % 71,4 % 67,1 % 63,3 % 60,0 %
condensador Deslizamiento del condensador(entrada
ºC 45,0 44,4 43,9 43,6 43,4 43,2 43,1
salida)
K 10,0 11,2 12,1 12,8 13,3 13,6 13,8
Tabla 3: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-32/R-1234ze(E) que contienen R-744al 4 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-32/R-1234ze(E)
4/0/96 4/2/94 4/4/92 4/6/90 4/8/88 4/10/86
COP COP con respecto a
2,54 2,55 2,56 2,57 2,57 2,58
Referencia
104,0 % 104,4 % 104,8 % 105,1 % 105,3 % 105,5 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1835 1939 2042 2144 2244 2343
Referencia Temperatura de descarga del
100,2 % 105,9 % 111,5 % 117,0 % 122,5 % 127,9 %
compresor Presión de entrada del
ºC 87,3 88,7 90,0 91,2 92,3 93,4
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 278 293 308 324 339 355
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1460 1530 1600 1670 1730 1800
evaporador Deslizamiento del
ºC -0,1 -0,6 -1,1 -1,5 -1,8 -2,2
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 4,2 5,2 6,1 7,0 7,7 8,3
compresor Presión de descarga del
kilopascal 293 308 324 339 355
compresor
kilopascal 1460 1530 1600 1670 1730 1800
Caída de presión de la línea
de succión
Pa/m 1688 1572 1470 1381 1302 1232
Caída de presión con
respecto a la referencia
82,3 % 76,6 % 71,6 % 67,3 % 63,4 % 60,0 %
Temperatura del líquido de
salida del condensador
ºC 43,7 43,2 42,9 42,6 42,5 42,4
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 12,6 13,6 14,2 14,7 15,0 15,2
Tabla 9: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-161/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 2 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-161/R-1234ze(E)
2/0/98 2/2/96 2/4/94 2/6/92 2/8/90 2/10/88
COP
2,55 2,56 2,57 2,58 2,59 2,60
COP con respecto a Referencia
104,5 % 104,9 % 105,3 % 105,6 % 106,0 % 106,3 %
Capacidad volumétrica
kJ/m3 1650 1692 1735 1777 1818 1859
Capacidad con respecto a la Referencia
90,1 % 92,4 % 94,7 % 97,0 % 99,3 % 101,5 %
Temperatura de descarga del compresor
ºC 83,6 84,4 85,3 86,1 86,9 87,7
Presión de entrada del evaporador
kilopascal 254 260 265 271 277 283
Presión de entrada del condensador
kilopascal 1290 1320 1340 1360 1380 1410
Temperatura de entrada del evaporador
ºC 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,6
Deslizamiento del evaporador(salida-entrada)
K 2,0 2,2 2,4 2,5 2,7 2,9
Presión de succión del compresor
kilopascal 254 260 265 271 277 283
Presión de descarga del compresor
kilopascal 1290 1320 1340 1360 1380 1410
Caída de presión de la línea de succión
Pa/m 1944 1853 1770 1693 1623 1558
Caída de presión con respecto a la referencia
94,7 % 90,3 % 86,3 % 82,5 % 79,1 % 75,9 %
Temperatura del líquido de salida del condensador
ºC 46,5 46,5 46,4 46,4 46,4 46,4
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 7,0 7,1 7,1 7,2 7,2 7,2

Tabla 10: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-161/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 3 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-161/R-1234ze(E)
3/0/97 3/2/95 3/4/93 3/6/91 3/8/89 3/10/87
COP COP con respecto a
2,55 2,56 2,57 2,57 2,58 2,59
Referencia
104,2 % 104,6 % 105,0 % 105,3 % 105,7 % 105,9 %
Capacidad volumétrica
kJ/m3 1741 1784 1826 1868 1909 1949
Capacidad con respecto a la Referencia
95,1 % 97,4 % 99,7 % 102,0 % 104,2 % 106,4 %
Temperatura de descarga del compresor
ºC 85,5 86,3 87,2 87,9 88,7 89,4
Presión de entrada del evaporador
kilopascal 265 271 277 283 289 294
Presión de entrada del condensador
kilopascal 1380 1400 1420 1440 1460 1490
Temperatura de entrada del evaporador
ºC 0,4 0,4 0,3 0,2 0,1 0,1
Deslizamiento del evaporador(salida-entrada)
K 3,1 3,3 3,4 3,6 3,7 3,9
Presión de succión del compresor
kilopascal 265 271 277 283 289 294
Presión de descarga del compresor
kilopascal 1380 1400 1420 1440 1460 1490
Caída de presión de la línea de succión
Pa/m 1809 1728 1654 1586 1523 1465
Caída de presión con respecto a la referencia
88,1 % 84,2 % 80,6 % 77,3 % 74,2 % 71,4 %
Temperatura del líquido de salida del condensador Deslizamiento del
ºC 45,0 45,0 45,0 45,1 45,1 45,2
condensador(entrada-salida)
K 10,0 10,0 9,9 9,8 9,8 9,7

Tabla 11: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-161/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 4 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-161/1234ze(E)
4/0/96 4/2/94 4/4/92 4/6/90 4/8/88 41/0/86
COP COP con respecto a
2,54 2,55 2,56 2,57 2,58 2,58
Referencia
104,0 % 104,4 % 104,8 % 105,1 % 105,4 % 105,7 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a
kJ/m3 1835 1878 1919 1961 2001 2041
la Referencia Temperatura de descarga
100,2 % 102,5 % 104,8 % 107,0 % 109,3 % 111,4 %
del compresor Presión de entrada del
ºC 87,3 88,1 88,9 89,6 90,3 91,0
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 278 283 289 295 301 307
condensador Temperatura de entrada
kilopascal 1460 1480 1500 1520 1540 1560
del evaporador Deslizamiento del
ºC -0,1 -0,2 -0,3 -0,3 -0,4 -0,4
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 4,2 4,4 4,5 4,6 4,8 4,9
compresor Presión de descarga del
kilopascal 278 283 289 295 301 307
compresor Caída de presión de la
kilopascal 1460 1480 1500 1520 1540 1560
línea de succión Caída de presión con
Pa/m 1688 1616 1550 1489 1433 1380
respecto a la referencia Temperatura del líquido de
82,3 % 78,8 % 75,5 % 72,6 % 69,8 % 67,3 %
salida del condensador Deslizamiento del condensador(entrada-salid
ºC 43,7 43,7 43,8 43,9 43,9 44,0
a)
K 12,6 12,5 12,4 12,3 12,1 11,9
Tabla 12: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-161/R-1234ze(E) seleccionadas que contienen R-744 al5 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-161/R-1234ze(E)
5/0/95 5/2/93 5/4/91 5/6/89 5/8/87 5/10/85
COP COP con respecto a
2,54 2,55 2,56 2,56 2,57 2,58
Referencia
103,9 % 104,3 % 104,7 % 105,0 % 105,3 % 105,6 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1931 1973 2015 2055 2095 2135
Referencia Temperatura de descarga del
105,4 % 107,7 % 110,0 % 112,2 % 114,4 % 116,5 %
compresor Presión de entrada del
ºC 88,9 89,7 90,4 91,1 91,8 92,5
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 290 296 302 308 314 319
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1550 1570 1590 1610 1620 1640
evaporador Deslizamiento del
ºC -0,7 -0,7 -0,8 -0,9 -0,9 -0,9
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 5,3 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9
compresor Presión de descarga del
kilopascal 290 296 302 308 314 319
compresor Caída de presión de la línea de
kilopascal 1550 1570 1590 1610 1620 1640
succión Caída de presión con respecto
Pa/m 1580 1516 1456 1402 1351 1304
a la referencia Temperatura del líquido de
77,0 % 73,9 % 71,0 % 68,3 % 65,8 % 635 %
salida del condensador Deslizamiento del
ºC 42,5 42,6 42,7 42,8 42,9 43,0
condensador(entrada-salida)
K 15,0 14,8 14,6 14,4 14,2 14,0

Tabla 14: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744al 2 %y R-134a al 20-45 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R-1234ze(E)
2/20/78 2/25/73 2/30/68 2/35/63 2/40/58 2/45/53
COP
2,55 2,55 2,55 2,55 2,55 2,55
COP con respecto a Referencia
104,5 % 104,4 % 104,4 % 104,3 % 104,3 % 104,2 %
Capacidad volumétrica
kJ/m3 1795 1828 1860 1891 1921 1949
Capacidad con respecto a la Referencia
98,0 % 99,8 % 101,6 % 103,2 % 104,9 % 106,4 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 133,1 133,5 134,0 134,4 134,9 135,3
Relación de presión
5,03 5,01 5,00 4,98 4,97 4,96
Flujo de masa refrigerante
kg/h 175,8 175,2 174,7 174,1 173,5 172,9
Temperatura de descarga del compresor
ºC 85,2 85,6 86,0 86,4 86,8 87,3
Presión de entrada del
kilopascal 278 283 289 294 299 304
evaporador
Presión de entrada del condensador
kilopascal 1400 1420 1440 1470 1490 1510
Temperatura de entrada del
ºC 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9
evaporador
Punto de rocío del evaporador
ºC 3,2 3,2 3,2 3,2 3,1 3,1
Temperatura del gas de salida del evaporador
ºC 13,2 13,2 13,2 13,2 13,1 13,1
Temperatura media del evaporador
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Deslizamiento del evaporador(salida-entrada)
K 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2
Presión de succión del
kilopascal 278 283 289 294 299 304
compresor
Presión de descarga del
kilopascal 1420 1440 1470 1490 1510
compresor
Caída de presión de la línea de succión
Pa/m 1768 1732 1698 1666 1636 1608
Caída de presión con respecto a la referencia
86,2 % 84,4 % 82,7 % 81,2 % 79,7 % 78,4 %
Punto de rocío del condensador
ºC 58,4 58,3 58,3 58,2 58,1 58,0
Punto de ebullición del condensador
ºC 51,6 51,7 51,7 51,8 51,9 52,0
Temperatura del líquido de salida del condensador
ºC 46,6 46,7 46:7 46,8 46,9 47,0
Temperatura media del condensador
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 6,8 6,7 6,5. 6,4 6,2 6,0

Tabla 16: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744al 3 % y R-134a al 20-45 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R-1234ze(E)
3/20/77 3/25/72 3/30/67 3/35/62 3/40/57 3/45/52
COP COP con respecto a
2,54 2,54 2,54 2,54 2,54 2,54
Referencia
104,2 % 104,1 % 104,1 % 104,0 % 103,9 % 103,9 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1888 1922 1954 1985 2015 2044
Referencia
103,1 % 104,9 % 106,7 % 108,4 % 110,0 % 111,6 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 136,0 136,3 136,7 137,1 137,5 137,9
Relación de presión
5,10 5,09 5,07 5,05 5,04 5,02
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 172,1 171,6 171,2 170,7 170,2 169,6
del compresor Presión de entrada del
ºC 87,0 87,4 87,8 88,2 88,6 89,0
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 290 296 341 307 312 317
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1480 1500 1530 1550 1570 1590
evaporador Punto de rocío del
ºC 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4
evaporador Temperatura del gas de
ºC 3,7 3,7 3,7 3,6 3,6 3,6
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 13,7 13,7 13,7 13,6 13,6 13,6
evaporador Deslizamiento del
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2
compresor Presión de descarga del
kilopascal 290 296 301 307 312 317
compresor Caída de presión de la línea
kilopascal 1480 1500 1503 1570 1590
de succión Caída de presión con
Pa/m 1654 1622 1591 1563 1536 1511
respecto a la referencia Punto de rocío del
80,6 % 79,0 % 77,6 % 76,2 % 74,9 % 73,7 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 59,7 59,6 59,5 59,4 59,3 59,2
condensador Temperatura del líquido de
ºC 50,3 50,4 50,5 50,6 50,7 50,8
salida del condensador Temperatura media del
ºC 45,3 45,4 45,5 45,6 45,7 45,8
condensador
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 9,4 9,2 9,0 8,8 8,6 8,4

Tabla 18: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 4 %y R-134a al 20-45 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R-1234ze(E)
4/20/76 4/25/71 4/30/66 4/35/61 4/40/56 4/45/51
COP COP con respecto a
2,54 2,54 2,54 2,53 2,53 2,53
Referencia
103,9 % 103,9 % 103,8 % 103,7 % 103,7 % 103,6 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1983 2017 2050 2082 2112 2141
Referencia
108,3 % 110,1 % 111,9 % 113,6 % 115,3 % 116,9 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 138,7 139,0 139,3 139,7 140,0 140,4
Relación de presión
5,17 5,15 5,13 5,11 5,09 5,08
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 168,7 168,4 168,0 167,6 167,1 166,7
del compresor Presión de entrada del
ºC 88,7 89,0 89,4 89,8 90,2 90,6
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 303 309 315 320 325 331
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1570 1590 1610 1640 1660 1680
evaporador Punto de rocío del
ºC -0,2 -0,2 -0,2 -0,1 -0,1 -0,1
evaporador Temperatura del gas de
ºC 4,2 4,2 4,2 4,1 4,1 4,1
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 14,2 14,2 14,2 14,1 14,1 14,1
evaporador Deslizamiento del
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 4,4 4,4 4,3 4,3 4,2 4,1
compresor Presión de descarga del
kilopascal 303 309 315 320 325 331
compresor Caída de presión de la línea
kilopascal 1570 1590 1610 1640 1660 1680
de succión Caída de presión con
Pa/m 1551 1523 1496 1470 1447 1424
respecto a la referencia Punto de rocío del
75,6 % 74,2 % 72,9 % 71,7 % 70,5 % 69,4 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 60,9 60,7 60,6 60,5 60,3 60,2
condensador Temperatura del líquido de
ºC 49,1 49,3 49,4 49,5 49,7 49,8
salida del condensador Temperatura media del
ºC 44,1 44,3 44,4 44,5 44,7 44,8
condensador Deslizamiento del
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
condensador(entrada-salida)
K 11,7 11,4 11,2 10,9 10,7 10,5
Tabla 19: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744al 5 %y R-134a hasta el 15 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R
5/0/95 5/2/93 5/4/91 5/6/89 5/8/87 5/10/85 5/15/80
COP COP con respecto a
2,54 2,54 2,54 2,54 2,54 2,54 2,54
Referencia
103,9 % 103,9 % 103,9 % 103,9 % 103,9 % 103,9 % 103:8 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto
kJ/m3 1931 1947 1963 1978 1993 2008 2045
a la Referencia
105,4 % 106,3 % 107,2 % 108,0 % 108,8 % 109,7 % 111,7 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 140,2 140,3 140,4 140,5 140,6 140,7 140,9
Relación de presión Flujo de masa
5,33 5,31 5,30 5,29 5,28 5,27 5,24
refrigerante Temperatura de
kg/h 166,9 166,8 166,7 166,5 166,4 166,3 166,0
descarga del compresor
ºC 88,9 89,1 89,2 89,3 89,4 89,5 89,9
Presión de entrada del
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 290 293 296 298 301 304 310
condensador Temperatura de entrada
kilopascal 1550 1560 1570 1580 1590 1600 1620
del evaporador Punto de rocío del
ºC -0,7 -0,7 -0,7 -0,7 -0,7 -0,7 -0,7
evaporador Temperatura del gas de
ºC 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7 4,7
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7 14,7
evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entra
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
da) Presión de succión del
K 5,3 5,4 5,4 5,4 5,4 5,5 5,5
compresor Presión de descarga del
kilopascal 290 293 296 298 301 304 310
compresor Caída de presión de la
kilopascal 1550 1560 1570 1580 1590 1600 1620
línea de succión Caída de presión con
Palm 1580 1566 1553 1540 1528 1515 1486
respecto a la referencia Punto de rocío del
77,0 % 76,3 % 75,7 % 75,1 % 74,5 % 73,9 % 72,4 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 62,5 62,4 62,4 62,3 62,3 62,2 62,1
condensador Temperatura del líquido de salida del
ºC 47,5 47,6 47,6 47,7 47,7 47,8 47,9
condensador Temperatura media del
ºC 42,5 42,6 42,6 42,7 42,7 42,8 42,9
condensador Condensador(entrada-s
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
alida)
K 15,0 14,9 14,8 14,7 14,5 14,4 14,1

Tabla 20: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744al 5 %y R-134a al 20-45 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R-1234ze(E)
5/20/75 5/25/70 5/30/65 5/35/60 5/40/55 5/45/50
COP COP con respecto a
2,54 2,53 2,53 2,53 2,53 2,52
Referencia
103,8 % 103,7 % 103,6 % 103,5 % 103,4 % 103,3 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 2081 2115 2148 2180 2210 2240
Referencia
113,6 % 115,5 % 117,3 % 119,0 % 120,7 % 122,3 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 141,2 141,5 141,7 142,0 142,4 142,7
Relación de presión
5,21 5,19 5,17 5,15 5,13 5,12
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 165,7 165,4 165,1 164,7 164,4 164,0
del compresor Presión de entrada del
ºC 90,2 90,6 90,9 91,3 91,7 92,1
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 316 322 328 334 339 345
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1650 1670 1700 1720 1740 1760
evaporador Punto de rocío del
ºC -0,7 -0,7 -0,7 -0,6 -0,6 -0,5
evaporador Temperatura del gas de
ºC 4,7 4,7 4,7 4,6 4,6 4,5
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 14,7 14,7 14,7 14,6 14,6 14,5
evaporador Deslizamiento del
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 5,4 5,4 5,3 5,3 5,2 5,1
compresor
kilopascal 316 322 328 334 339 345
Presión de descarga del
compresor Caída de presión de la línea
kilopascal 1650 1670 1700 1720 1740 1760
de succión Caída de presión con
Pa/m 1459 1434 1409 1387 1365 1345
respecto a la referencia Punto de rocío del
71,1 % 69,9 % 68,7 % 67,6 % 66,5 % 65,5 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 61,9 61,7 61,6 61,4 61,3 61,2
condensador Temperatura del líquido de
ºC 48,1 48,3 48,4 48,6 48,7 48,8
salida del condensador Temperatura media del
ºC 43,1 43,3 43,4 43,6 43,7 43,8
condensador Deslizamiento del
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
condensador(entrada-salida)
K 13,8 13,5 13,2 12,9 12,6 12,3

Tabla 22: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-134a/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 6 %y R-134a al 20-45 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/R-134a/R-1234ze(E)
6/20/74 6/25/69 6/30/64 6/35/59 6/40/54 6/45/49
COP COP con respecto a
2,53 2,53 2,53 2,52 2,52 2,52
Referencia
103,7 % 103,6 % 103,5 % 103,4 % 103,2 % 103,1 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 2180 2214 2247 2279 2310 2340
Referencia
119,0 % 120,9 % 122,7 % 124,4 % 126,1 % 127,8 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 143,6 143,8 144,0 144,3 144,6 144,9
Relación de presión
5,25 5,22 5,20 5,18 5,16 5,15
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 163,0 162,8 162,5 162,2 161,9 161,5
del compresor Presión de entrada del
ºC 91,7 92,0 92,3 92,7 93,1 93,5
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 330 336 342 348 354 359
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1730 1760 1780 1800 1830 1850
evaporador Punto de rocío del
ºC -1,2 -1,2 -1,2 -1,1 -1,1 -1,0
evaporador Temperatura del gas de
ºC 5,2 5,2 5,2 5,1 5,1 5,0
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 15,2 15,2 15,2 15,1 15,1 15,0
evaporador Deslizamiento del
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
evaporador(salida-entrada) Presión de succión del
K 6,5 6,4 6,3 6,2 6,1 6,0
compresor Presión de descarga del
kilopascal 330 336 342 348 354 359
compresor Caída de presión de la línea
kilopascal 1730 1760 1780 1800 1830 1850
de succión Caída de presión con
Pa/m 1376 1353 1331 1310 1291 1272
respecto a la referencia Punto de rocío del
67,0 % 65,9 % 64,9 % 63,9 % 62,9 % 62,0 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 62,8 62,7 62,5 62,3 62,2 62,0
condensador Temperatura del líquido de
ºC 47,2 47,3 47,5 47,7 47,8 48,0
salida del condensador Temperatura media del
ºC 42,2 42,3 42,5 42,7 42,8 43,0
condensador Deslizamiento del
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
condensador(entrada-salida)
K 15,7 15,3 15,0 14,6 14,3 14,0

Tabla 25: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-1270/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 4 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propileno/HFC1234ze(E)
4/2/94 4/3/93 4/4/92 4/5/91 4/6/90 4/7/89
COP
2,54 2,54 2,54 2,53 2,53 2,53
COP con respecto a Referencia
103,9 % 103,9 % 103,8 % 103,8 % 103,7 % 103,6 %
Capacidad volumétrica
kJ/m3 1943 1995 2044 2092 2138 2183
Capacidad con respecto a la Referencia
106,1 % 108,9 % 111,6 % 114,2 % 116,8 % 119,2 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 140,3 141,7 143,0 144,2 145,4 146,5
Relación de presión
5,21 5,17 5,13 5,09 5,05 5,01
Flujo de masa refrigerante
kg/h 166,7 165,2 163,7 162,3 161,0 159,7
Temperatura de descarga del
ºC 88,0 88,3 88,6 88,8 89,0 89,2
compresor
Presión de entrada del evaporador
kilopascal 296 306 315 333 342
Presión de entrada del condensador
kilopascal 1540 1580 1620 1650 1680 1710
Temperatura de entrada del evaporador
ºC -0,7 -1,0 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8
Punto de rocío del evaporador
ºC 4,7 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8
Temperatura del gas de salida del evaporador
ºC 14,7 15,0 15,2 15,4 15,6 15,8
Temperatura media del evaporador
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
Deslizamiento del evaporador(salida-entrada)
K 5,4 5,9 6,4 6,8 7,2 7,6
Presión de succión del compresor
kilopascal 296 306 315 324 333 342
Presión de descarga del compresor
kilopascal 1540 1580 1620 1650 1680 1710
Caída de presión de la línea de
succión
Pa/m 1569 1518 1471 1428 1389 1353
Caída de presión con respecto a la referencia
76,5 % 74,0 % 71,7 % 69,6 % 67,7 % 65,9 %
Punto de rocío del condensador
ºC 61,8 62,0 62,1 62,1 62,1 62,1
Punto de ebullición del condensador
ºC 48,2 48,0 47,9 47,9 47,9 47,9
Temperatura del líquido de salida del condensador
ºC 43,2 43,0 42,9 42,9 42,9 42,9
Temperatura media del
condensador
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
K 13,6 13,9 14,1 14,2 14,3 14,3
Tabla 26: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-1270/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 5 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propileno/HFC1234ze(E)
5/2/93 5/3/92 5/4/91 5/5/90 5/6/89
COP
2,54 2,54 2,53 2,53 2,53
COP con respecto a Referencia
103,8 % 103,8 % 103,7 % 103,7 % 103,6 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 2040 2092 2141 2189 2235
Referencia
111,4 % 114,2 % 116,9 % 119,5 % 122,0 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 142,9 144,2 145,4 146,6 147,7
Relación de presión
5,25 5,21 5,17 5,13 5,08
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga del
kg/h 163,7 162,3 160,9 159,6 158,4
compresor
ºC 89,6 89,8 90,0 90,2 90,3
Presión de entrada del evaporador Presión de entrada del
kilopascal 309 319 328 338 347
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1630 1660 1700 1730 1760
evaporador
ºC -1,3 -1,5 -1,7 -1,9 -2,1
Punto de rocío del evaporador Temperatura del gas de salida del
ºC 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1
evaporador
ºC 15,3 15,5 15,7 15,9 16,1
Temperatura media del evaporador Deslizamiento del
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
evaporador(salida-entrada)
K 6,5 7,0 7,5 7,9 8,2
Presión de succión del compresor
kilopascal 309 319 328 338 347
Presión de descarga del compresor Caída de presión de la línea de
kilopascal 1630 1660 1700 1730 1760
succión
Pa/m 1474 1429 1387 1348 1313
Caída de presión con respecto a la referencia Punto de rocío del condensador Punto de ebullición del condensador Temperatura del líquido de salida del condensador Temperatura media del condensador Deslizamiento del condensador(entrada-salida)
ºC ºC ºC ºC K 71,9 % 62,9 47,1 42,1 55,0 15,7 69,6 % 63,0 47,0 42,0 55,0 15,9 67,6 % 63,0 47,0 42,0 55,0 16,1 65,7 % 63,0 47,0 42,0 55,0 16,1 64,0 % 63,0 47,0 42,0 55,0 16,1

Tabla 27: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-290/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 2 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propano/HFC1234ze(E)
2/2/96 2/3/95 2/4/94 2/5/93 2/6/92 2/7/91 2/8/90
COP COP con respecto a
2,54 2,53 2,53 2,53 2,52 2,52 2,52
Referencia Capacidad
103,9 % 103,7 % 103,6 % 103,4 % 103,3 % 103,1 % 103,0 %
volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1758 1808 1856 1902 1946 1988 2028
Referencia Efecto de
96,0 % 98,7 % 101,3 % 103,9 % 106,3 % 108,5 % 110,7 %
refrigeración
kJ/kg 133,9 134,9 135,9 136,7 137,5 138,3 139,0
Relación de presión Flujo de masa
5,08 5,06 5,03 4,99 4,95 4,91 4,87
refrigerante Temperatura de descarga del
kg/h 174,8 173,4 172,2 171,1 170,1 169,2 168,4
compresor Presión de entrada
ºC 84,5 84,7 84,9 85,1 85,1 85,2 85,2
del evaporador Presión de entrada
kilopascal 273 282 291 300 309 318 327
del condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1390 1430 1460 1500 1530 1560 1590
evaporador Punto de rocío del
ºC 0,3 0,0 -0,3 -0,6 -0,8 -1,0 -1,2
evaporador Temperatura del gas de salida del
ºC 3,7 4,0 4,3 4,6 4,8 5,0 5,2
evaporador Temperatura media
ºC 13,7 14,0 14,3 14,6 14,8 15,0 15,2
del evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-e
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
ntrada) Presión de succión
K 3,5 4,1 4,6 5,2 5,6 6,0 6,3
del compresor Presión de descarga
kilopascal 273 282 291 300 309 318 327
del compresor Caída de presión de
1390 1430 1460 1500 1530 1560 1590
la línea de succión Caída de presión con respecto a la
Pa/m 1798 1737 1683 1635 1591 1551 1515
referencia Punto de rocío del
87,6 % 84,7 % 82,0 % 79,7 % 77,5 % 75,6 % 73,8 %
condensador Punto de ebullición
ºC 59,5 59,8 60,0 60,1 60,2 60,2 60,1
del condensador Temperatura del líquido de salida del
ºC 50,5 50,2 50,0 49,9 49,8 49:8 49,9
condensador
ºC 45,5 45,2 45,0 44,9 44,8 44,8 44,9
Temperatura media del condensador Condensador (entrada-salida)
ºC K 55,0 9,0 55,0 9,6 55,0 10,0 55,0 10,2 55,0 10,3 55,0 10,4 55,0 10,3

Tabla 28: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-290/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 3 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propano/HFC1234ze(E)
3/2/95 3/3/94 3/4/93 3/5/92 3/6/91 3/7/90 3/8/89
COP COP con respecto a
2,53 2,53 2,53 2,52 2,52 2,51 2,51
Referencia Capacidad
103,7 % 103,5 % 103,4 % 103,2 % 103,1 % 102,9 % 102,8 %
volumétrica Capacidad con respecto a la
kJ/m3 1851 1902 1950 1996 2040 2082 2121
Referencia
101,1 % 103,8 % 106,5 % 109,0 % 111,4 % 113,7 % 115,8 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 136,8 137,8 138,6 139,4 140,2 140,8 141,5
Relación de presión Flujo de masa
5,16 5,13 5,10 5,05 5,01 4,97 4,92
refrigerante Temperatura de descarga del
kg/h 171,0 169,8 168,8 167,8 167,0 166,1 165,4
compresor Presión de entrada del
ºC 86,3 86,5 86,6 86,7 86,7 86,7 86,7
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 285 294 304 313 322 331 340
condensador Temperatura de entrada del
kilopascal 1470 1510 1550 1580 1620 1650 1680
evaporador Punto de rocío del
ºC -0,3 -0,6 -0,8 -1,1 -1,3 -1,5 -1,6
evaporador Temperatura del gas de salida del
ºC 4,3 4,6 4,8 5,1 5,3 5,5 5,6
evaporador Temperatura media
ºC 14,3 14,6 14,8 15,1 15,3 15,5 15,6
del evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entr
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
ada) Presión de succión del
K 4,5 5,1 5,7 6,2 6,6 6,9 7,2
compresor Presión de descarga
kilopascal 285 294 304 313 322 331 340
del compresor Caída de presión de la
kilopascal 1470 1510 1550 1580 1620 1650 1680
línea de succión Caída de presión con respecto a la
Pa/m 1679 1626 1578 1535 1496 1461 1429
referencia Punto de rocío del
81,8 % 79,2 % 76,9 % 74,8 % 72,9 % 71,2 % 69,6 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 60,8 61,1 61,2 61,3 61,3 61,2 61,2
condensador Temperatura del líquido de salida del
ºC 49,2 48,9 48,8 48,7 48,7 48,8 48,8
condensador Temperatura media
ºC 44,2 43,9 43,8 43,7 43,7 43,8 43,8
del condensador Deslizamiento del condensador(entrada
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
salida)
K 11,7 12,1 12,4 12,5 12,5 12,4 12,3

Tabla 29: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-290/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 4 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propano/HFC1234ze(E)
4/2/94 4/3/93 4/4/92 4/5/91 4/6/90 4/7/89
COP COP con respecto a
2,53 2,53 2,52 2,52 2,51 2,51
Referencia
103,6 % 103,4 % 103,3 % 103,1 % 102,9 % 102,8 %
Capacidad volumétrica Capacidad con respecto a
kJ/m3 1947 1998 2046 2092 2136 2177
la Referencia
106,3 % 109,1 % 111,7 % 114,2 % 116,6 % 118,9 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 139,6 140,5 141,3 142,0 142,6 143,3
Relación de presión
5,23 5,19 5,15 5,10 5,06 5,01
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 167,6 166,6 165,7 164,8 164,1 163,3
del compresor Presión de entrada del
ºC 87,9 88,1 88,1 88,2 88,2 88,2
evaporador Presión de entrada del
kilopascal 298 307 317 327 336 345
condensador Temperatura de entrada
kilopascal 1550 1590 1630 1670 1700 1730
del evaporador Punto de rocío del
ºC -0,8 -1,1 -1,4 -1,6 -1,8 -1,9
evaporador Temperatura del gas de
ºC 4,8 5,1 5,4 5,6 5,8 5,9
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 14,8 15,1 15,4 15,6 15,8 15,9
evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entrada
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
) Presión de succión del
K 5,6 6,2 6,7 7,2 7,5 7,9
compresor Presión de descarga del
kilopascal 298 307 317 327 336 345
compresor Caída de presión de la
kilopascal 1550 1590 1630 1670 1700 1730
línea de succión Caída de presión con
Pa/m 1573 1525 1483 1445 1410 1379
respecto a la referencia Punto de rocío del
76,7 % 74,3 % 72,3 % 70,4 % 68,7 % 67,2 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 62,0 62,2 62,3 62,3 62,3 62,2
condensador Temperatura del líquido de
ºC 48,0 47,8 47,7 47,7 47,7 47,8
salida del condensador Temperatura media del
ºC 43,0 42,8 42,7 42,7 42,7 42,8
condensador Deslizamiento del condensador(entrada-sali
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
da)
K 14,0 14,4 14,5 14,6 14,5 14,4
Tabla 30: Datos de rendimiento teórico de mezclas de R-744/R-290/R-1234ze(E) que contienen R-744 al 5 %
Porcentaje en peso de la composición CO2/propano/HFC1234ze(E)
5/2/93 5/3/92 5/4/91 5/5/90 5/6/89
COP COP con respecto a
2,53 2,52 2,52 2,52 2,51
Referencia
103,5 % 103,3 % 103,2 % 103,0 % 102,8 %
Capacidad volumétrica Capacidad respecto a la
kJ/m3 2044 2096 2144 2190 2233
Referencia
111,6 % 114,4 % 117,1 % 119,6 % 121,9 %
Efecto de refrigeración
kJ/kg 142,2 143,0 143,7 144,4 145,0
Relación de presión
5,27 5,23 5,19 5,14 5,09
Flujo de masa refrigerante Temperatura de descarga
kg/h 164,6 163,7 162,8 162,1 161,4
del compresor Presión de entrada del
ºC 89,4 89,5 89,6 89,6 89,6
evaporador
kilopascal 311 321 331 340 350
Presión de entrada del
condensador Temperatura de entrada
kilopascal 1640 1680 1720 1750 1780
del evaporador Punto de rocío del
ºC -1,3 -1,6 -1,9 -2,1 -2,3
evaporador Temperatura del gas de
ºC 5,3 5,6 5,9 6,1 6,3
salida del evaporador Temperatura media del
ºC 15,3 15,6 15,9 16,1 16,3
evaporador Deslizamiento del evaporador(salida-entrada
ºC 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
) Presión de succión del
K 6,7 7,2 7,7 8,2 8,5
compresor Presión de descarga del
kilopascal 311 321 331 340 350
compresor Caída de presión de la
kilopascal 1640 1680 1720 1750 1780
línea de succión Caída de presión con
Pa/m 1477 1435 1397 1363 1333
respecto a la referencia Punto de rocío del
72,0 % 69,9 % 68,1 % 66,4 % 64,9 %
condensador Punto de ebullición del
ºC 63,1 63,2 63,2 63,2 63,2
condensador Temperatura del líquido
ºC 46,9 46,8 46,8 46,8 46,8
de salida del condensador Temperatura media del
ºC 41,9 41,8 41,8 41,8 41,8
condensador Deslizamiento del condensador(entrada-sali
ºC 55,0 55,0 55,0 55,0 55,0
da)
K 16,2 16,4 16,5 16,4 16,3
El rendimiento de una composición que contiene el 6 % en peso de CO2, el 10 % en peso de R-134a y el 84 % en peso de R-1234ze(E) se probaron en un sistema de aire acondicionado de automoción adecuado para su uso con R-134a. Esta composición se denota como "Mezcla" en los resultados mezclados a continuación.
5 Las condiciones de prueba usadas se describen en la Norma J2765 SAE, que se incorpora en la presente memoria como referencia. Estas condiciones se resumen a continuación.
•
Acondicionamiento ambiental del aire a 35 ºC y humedad relativa del 40 % (HR) 10 • Temperatura del aire del evaporador controlada a 3 ºC
•
Desplazamiento variable del compresor de 0-175cc por apoplejía
•
Se reemplazó la válvula de expansión convencional R-134a por una válvula de expansión electrónica para facilitar el ajuste de sobrecalentamiento
•
Sistema usado sin intercambiador de calor interno y con sobrecalentamiento equivalente en la salida del 15 evaporador para todos los fluidos
Los resultados se muestran a continuación, en los que I, L, M y H se refieren a velocidad al ralentí, baja, media y alta, y en el que 35 y 45 se refieren a la temperatura ambiente en ºC.
Capacidad de refrigeración medida (kW)
Respecto a R-134a
Punto de prueba
R134a Mezcla Mezcla
I35 L35 M35 H35 I45 L45 M45 H45
4,67 5,86 6,43 6,65 3,81 4,76 5,2 5,41 4,5 5,66 6,18 6,5 3,64 4,61 5,05 5,33 96 % 97 % 96 % 98 % 96 % 97 % 97 % 99 %
Eficiencia de energía medida
(expresada como COP) COP respecto a R-134a
Punto de prueba
R134a Mezcla Mezcla
I35 L35 M35 H35 I45 L45 M45 H45
2,87 1,98 1,79 1,4 2,3 1,64 1,48 1,18 2,62 1,89 1,7 1,36 2,18 1,62 1,45 1,16 91 % 95 % 95 % 97 % 95 % 99 % 98 % 98 %
La composición de la mezcla de invención representa una buena partida de capacidad y eficiencia para R-134a en un sistema de aire acondicionado R-134a a través de un intervalo de condiciones. 5
Datos de Miscibilidad
La miscibilidad de una composición de la invención que contiene aproximadamente 6 % en peso de CO2, aproximadamente 10 % en peso de R-134a y aproximadamente 84 % en peso de R-1234ze(E) (denominado a
10 continuación como Mezcla) se probaron con el lubricante YN12 de polialquilenglicol (PAG) y el lubricante 32H de polioléster (POE). Los resultados de estos experimentos se compararon con la miscibilidad de R-1234yfpuro con los mismos lubricantes. Los resultados se muestran a continuación.
Resultados de la miscibilidad para la Mezcla con 32H
Temperatura ºC
% en peso de la concentración de lubricante
4
7 10 20 30 50
-20
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
-10
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
0
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
10
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
20
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
30
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
40
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
50
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
60
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
70
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
80
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
Resultados de la miscibilidad para 1234yf con 32H
Temperatura ºC
% en peso de la concentración de lubricante
4
7 10 20 30 50
-20
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
-10
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
0
miscible miscible miscible miscible miscible miscible
10
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible miscible miscible
20
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible miscible miscible
30
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible miscible miscible
40
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible miscible miscible
50
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible ligeramente opaca ligeramente opaca
60
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible ligeramente opaca ligeramente opaca
70
ligeramente opaca ligeramente opaca miscible miscible ligeramente opaca ligeramente opaca
80
miscible ligeramente opaca miscible 2 capas opacas 2 capas opacas opaca
Resultados de la miscibilidad para la Mezcla con YN12
Temp. grados ºC
% en peso de la concentración de lubricante
4
7 10 20 30 50
-20
opaca opaca opaca opaca opaca opaca
-10
opaca opaca opaca opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
0
opaca opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
10
opaca opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
20
opaca opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
30
ligeramente opaca opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
40
ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
50
muy ligeramente opaca muy ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
60
muy ligeramente opaca muy ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca ligeramente opaca
70
muy ligeramente opaca muy ligeramente opaca 2 capas 2 capas 2 capas ligeramente opaca
80
2 capas 2 capas 2 capas 2 capas 2 capas 2 capas
Resultados de la miscibilidad para 1234yf con YN12
Temperatura ºC
% en peso de la concentración de lubricante
4
7 10 20 30 50
-20
opaca opaca 2 capas opaca 2 capas 2 capas
-10
ligeramente opaca ligeramente opaca 2 capas opaca 2 capas 2 capas
0
ligeramente opaca opaca 2 capas opaca opaca opaca
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ligeramente opaca opaca 2 capas opacas 2 capas opacas 2 capas opacas 2 capas opacas
20
opaca 2 capas ligeramente opacas 2 capas opacas 2 capas 2 capas opacas 2 capas opacas
30
opaca opaca 2 capas opacas 2 capas 2 capas opacas 2 capas opacas
40
2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas 2 capas transparentes 2 capas transparentes
50
2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas 2 capas transparentes 2 capas transparentes
60
2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas 2 capas transparentes 2 capas transparentes
70
2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas 2 capas transparentes 2 capas transparentes
80
2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas transparentes 2 capas 2 capas transparentes 2 capas transparentes
5 Los resultados muestran que las composiciones de la invención han mejorado la miscibilidad con lubricantes comparado con el fluido R-1234yf puro.
En resumen, la invención proporciona nuevas composiciones que muestran una combinación sorprendente de propiedades ventajosas que incluyen buen rendimiento de refrigeración, baja inflamabilidad, bajo GWP, y/o 10 miscibilidad con lubricantes comparado con los refrigerantes existentes, tales como R-134a y el refrigerante propuesto R-1234yf.
La invención se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (23)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una composición de transferencia de calor que comprende al menos aproximadamente el 45 % en peso de trans-1,3,3,3-tetrafluoropropeno (R-1234ze(E)), de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 10 % en peso de
    5 dióxido de carbono (R-744) y de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 50 % en peso de 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R-134a).
  2. 2.
    Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 7 % en peso de R-744.
  3. 3.
    Una composición de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2 que comprende de aproximadamente el 45 a aproximadamente el 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 50 % en peso de R-134a.
    15 4. Una composición de acuerdo con la reivindicación 3 que comprende de aproximadamente el 79 a aproximadamente el 96 % de R-1234ze(E), de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 15 % en peso de R-134a.
  4. 5.
    Una composición de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende de aproximadamente del 79 a aproximadamente el 90 % de R-1234ze(E), de aproximadamente el 4 a aproximadamente el 6 % en peso de R-744 y de aproximadamente el 6 a aproximadamente el 15 % en peso de R-134a.
  5. 6.
    Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que consiste esencialmente en
    R-1234ze(E), R-744 y R-134a. 25
  6. 7.
    Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente pentafluoroetano (R-125).
  7. 8.
    Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición es menos inflamable que el R-1234yf solo.
  8. 9.
    Una composición de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la composición tiene:
    (a) un límite de inflamabilidad más alto;
    (b) una energía de ignición más alta; y/o 35 (c) una velocidad de llama más baja
    comparado con el R-1234yf solo.
  9. 10.
    Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición es no inflamable.
  10. 11.
    Una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene una relación de flúor (F/(F+H)) de aproximadamente 0,42 a aproximadamente 0,67.
    45 12. Una composición que comprende un lubricante y una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  11. 13.
    Una composición de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el lubricante se selecciona entre aceite mineral, aceite de silicona, polialquilbencenos (PAB), poliolésteres (POE), polialquilenglicoles (PAG), polialquilenglicolésteres (ésteres PAG), poliviniléteres (PVE), poli(alfa-olefinas) y combinaciones de los mismos.
  12. 14.
    Una composición de acuerdo con las reivindicaciones 12 o 13 que comprende adicionalmente un estabilizador, preferentemente en la que el estabilizador se selecciona entre compuestos basados en dieno, fosfatos, compuestos de fenol y epóxidos y mezclas de los mismos.
  13. 15.
    Una composición que comprende un retardante de llama y una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el retardante de llama se selecciona entre el grupo que consiste en tri-(2-cloroetil)-fosfato, (cloropropil)fosfato, tri-(2,3-dibromopropil)-fosfato, tri-(1,3-dicloropropil)-fosfato, diamoniofosfato, diversos compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, trihidrato de aluminio, cloruro de polivinilo, un yodocarburo fluorinado, un bromocarburo fluorinado, trifluoro yodometano, aminas perfluoroalquilo, aminas bromo-fluoroalquilo y mezclas de los mismos.
  14. 16.
    Un dispositivo de transferencia de calor que contiene una composición como se ha definido en cualquiera de las
    reivindicaciones anteriores. 65
  15. 17. Un dispositivo de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el dispositivo de
    transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración o un sistema de aire acondicionado.
  16. 18. Un dispositivo de transferencia de calor de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, en donde el dispositivo de transferencia de calor se selecciona entre el grupo que consiste en sistemas de aire acondicionado de automoción,
    5 sistemas de aire acondicionado residenciales, sistemas de aire acondicionado comerciales, sistemas de refrigerador residenciales, sistemas de congelador residenciales, sistemas de refrigerador comerciales, sistemas de congelador comerciales, sistemas de aire acondicionado de máquina frigorífica, sistemas de refrigeración de máquina frigorífica y sistemas de bomba de calor comerciales o residenciales.
    10 19. Un dispositivo de transferencia de calor de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el dispositivo de transferencia de calor contiene un compresor.
  17. 20. Uso de una composición definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 en un dispositivo de transferencia de
    calor. 15
  18. 21.
    Uso de acuerdo con la reivindicación 20, en la que el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración o un sistema de aire acondicionado.
  19. 22.
    Un método para refrigerar un artículo que comprende condensar una composición definida en cualquiera de las
    20 reivindicaciones 1 a 15 y a partir de entonces evaporar la composición en la proximidad del artículo que hay que refrigerar.
  20. 23. Un método para calentar un artículo que comprende condensar una composición como se ha definido en
    cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 en la proximidad del artículo que hay que calentar y a partir de entonces 25 evaporar la composición.
  21. 24. Un dispositivo de generación de potencia mecánico que contiene una composición como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15,preferentemente en donde el dispositivo de generación de potencia mecánico está adaptado para usar un Ciclo de Rankine o una modificación del mismo para generar trabajo a partir de calor.
  22. 25. Un método de reequipar un dispositivo de transferencia de calor que comprende la etapa de retirar un fluido de transferencia de calor existente e introducir una composición como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, preferentemente en donde el dispositivo de transferencia de calor es un dispositivo de refrigeración, preferentemente en donde el dispositivo de transferencia de calor es un sistema de aire acondicionado.
  23. 26. Un método para reducir el impacto ambiental resultante a partir del uso de un producto que comprende un compuesto o una composición existentes, el método comprende reemplazar al menos parcialmente el compuesto o la composición existentes con una composición como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, preferentemente en el que el producto se selecciona entre un dispositivo de transferencia de calor o un dispositivo de
    40 generación de potencia mecánico, preferentemente en el que el producto es un dispositivo de transferencia de calor, preferentemente en el que el compuesto o composición existente es una composición de transferencia de calor, preferentemente en el que la composición de transferencia de calor es un refrigerante seleccionado entre R-134a, R-1234yf y R-152a.
    45 27. Una método para preparar una composición como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, y/o un dispositivo de transferencia de calor como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, conteniendo la composición o el dispositivo de transferencia de calor R-134a, comprendiendo el método introducir R-1234ze(E), R-744 y opcionalmente R-125, un lubricante, un estabilizador y/o un retardante de llama, en un dispositivo de transferencia de calor que contiene un fluido de transferencia de calor existente que es R-134a,
    50 comprendiendo preferentemente la etapa de retirada de al menos algunos de los R-134a existentes del dispositivo de transferencia de calor antes de introducir el R-1234ze(E), R-744 y opcionalmente el R-125, el lubricante, el estabilizador y/o el retardante de llama.
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