ES2611765T3 - Nitrato de metal alcalino como aditivo de medios refrigerantes en sistemas de refrigeración - Google Patents

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Abstract

Uso de un nitrato de metal alcalino como aditivo para refrigerantes en sistemas de refrigeración, para reducir o evitar precipitados.

Description

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DESCRIPCION
Nitrato de metal alcalino como aditivo de medios refrigerantes en sistemas de refrigeracion Campo tecnico de la invencion
La invencion se refiere al uso de un nitrato de metal alcalino como aditivo de medios refrigerantes en sistemas de refrigeracion, para reducir o evitar la formacion de precipitados, en particular de precipitados de silicato, atribuibles al inhibidor de corrosion.
Antecedentes tecnicos de la invencion
El empleo de refrigerantes en diversos sistemas de refrigeracion con circuito cerrado de refrigerante tales como, por ejemplo, en intercambiadores de calor de motores de gas, gasolina y gasoleo, esta muy extendido y es de gran importancia.
Los sistemas de refrigeracion pueden estar formados por diferentes metales, recurriendose muchas veces al aluminio y aleaciones de aluminio, puesto que tienen buenas propiedades mecanicas y resistencia termica incluso a temperaturas elevadas y, comparativamente, son ligeros y de coste aceptable.
En la fabricacion de sistemas de refrigeracion, los elementos individuales se unen entre sf por procedimientos de soldadura. En la soldadura del aluminio y aleaciones de aluminio se utilizan fundentes para disolver las capas de oxido presentes en la superficie. En este sentido, se usan preferiblemente fundentes que contienen fluoruro y/o cloruro. La Patente de EE.UU. 2.179.258 hace referencia a una divulgacion elemental de un fundente de este tipo. Un ejemplo de un fundente actual, apropiado para aluminio, es una composicion que comprende fluoruro de potasio, fluoruro de potasio-aluminio, cloruro de cinc, cloruro de litio, cloruro sodico y cloruro de potasio. Despues de la retirada de la capa de oxido a temperatura elevada, tiene lugar la soldadura propiamente dicha. Al finalizar la soldadura, sin embargo, en los sistemas de refrigeracion permanecen residuos del fundente. En general, debido al coste economico, solo en contadas ocasiones se lleva a cabo un enjuague suficiente de los sistemas de refrigeracion terminados.
La permanencia de residuos de fundente en el sistema de refrigeracion da lugar a que estos, junto con el o los inhibidores de la corrosion presentes en el refrigerante, que contienen silicatos, formen precipitados no deseados, por lo que los silicatos dejan de estar disponibles para cumplir su funcion como inhibidores de la corrosion en el sistema.
Los refrigerantes contienen, entre otros, silicatos estabilizados termicamente tales como, por ejemplo, orto- o metasilicatos (por ejemplo, metasilicato sodico), que forman en la superficie interior del sistema de refrigeracion una capa de proteccion, sin afectar a la superficie metalica misma. Mediante la capa de silicato sobre la superficie de aluminio se evita o dificulta la corrosion.
El documento US 2003/0111645 describe una tableta solida, soluble en agua, para utilizar en un sistema de refrigeracion. La composicion contiene, entre otros, nitrato sodico para impedir la cavitacion en el revestimiento de los cilindros en motores de gasoleo.
El documento US 2004/027124 da a conocer una composicion refrigerante basada en un acido carboxflico. La composicion contiene nitratos destinados a evitar la corrosion provocada por sales.
El documento US 6.299.794 describe una composicion anticongelante anhidra, basada en propilenglicol, libre de fosfatos y anticorrosiva, que puede contener nitratos, entre otros componentes.
El documento US 2003/0071242 describe una composicion refrigerante basada en poliol, en donde el poliol desarrolla el efecto de inhibir la enzima ADH. Como inhibidor de la corrosion se propone el nitrato sodico.
El documento EP 0245557 describe una composicion refrigerante/anticongelante que puede contener, entre otros, nitratos como inhibidores de la corrosion.
El documento DE 3514216 describe un procedimiento para reducir precipitados de silicatos en el circuito de refrigeracion de motores de combustion en los que se ha iniciado ya la corrosion de aluminio.
Por lo tanto, la tarea de la presente invencion fue poner a disposicion un concentrado refrigerante y un refrigerante basado en el mismo, en el cual esten ausentes o muy reducidos los inconvenientes de la precipitacion de los inhibidores de la corrosion compuestos por silicatos, causados por la persistencia de residuos del fundente en el sistema de refrigeracion.
Compendio de la invencion
Segun la invencion, y de manera sorprendente, se ha encontrado que es posible reducir o evitar la precipitacion de silicatos mediante la adicion de un nitrato de metal alcalino al refrigerante o al concentrado refrigerante.
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En consecuencia, la invencion se refiere al uso de un nitrato de metal alcalino como aditivo para refrigerantes en sistemas de refrigeracion con el fin de reducir o evitar la formacion de precipitados. En una realizacion espedfica preferida, la invencion se refiere al uso de un nitrato de metal alcalino como aditivo para concentrados refrigerantes y refrigerantes, en especial concentrados refrigerantes y refrigerantes que contienen inhibidores de corrosion compuestos por silicatos, para reducir o evitar la formacion de precipitados, en particular, precipitados de silicatos, en sistemas de refrigeracion fabricados principalmente de aluminio o aleaciones de aluminio.
Los silicatos que contienen los refrigerantes y concentrados refrigerantes como inhibidores de la corrosion (designados en lo sucesivo como “inhibidores silicaticos de la corrosion”) que forman precipitados con los fundentes que contienen fluoruro y cloruro (en lo sucesivo, “precipitados silicaticos” o “precipitados de silicato”), son silicatos inorganicos, solubles en agua tales como, por ejemplo, ortosilicatos de metal alcalino y/o metasilicatos de metal alcalino. Ejemplos tfpicos son los ortosilicatos de sodio y potasio, asf como los metasilicatos de sodio y potasio.
El nitrato de metal alcalino se selecciona preferiblemente del grupo compuesto por nitrato sodico, nitrato de potasio y mezclas de nitrato sodico y nitrato de potasio. Preferiblemente, el nitrato de metal alcalino debe estar presente en una concentracion de 0,04 o mayor hasta 0,54% en peso o menor, en relacion con el peso total del refrigerante. Se prefiere, en especial, una adicion de nitrato de metal alcalino en una cantidad de 0,4% en peso o menor.
Adicionalmente, se pueden agregar al concentrado diversos aditivos que, en funcion del tipo, mejoran las propiedades del refrigerante producido a partir del mismo y protegen el sistema de refrigeracion de la corrosion.
Ademas de anticongelante, el refrigerante o concentrado refrigerante pueden contener, adicionalmente, uno o multiples acidos monocarboxflicos alifaticos, cicloalifaticos o aromaticos con 3 a 16 atomos de C en forma de sus sales de metal alcalino, amonio o amonio sustituido, uno o multiples acidos di- y tricarboxflicos alifaticos o aromaticos con 3 a 21 atomos de C, en forma de sus sales de metal alcalino, amonio o amonio sustituido, agentes protectores de metales no ferrosos, boratos (tales como, por ejemplo, tetraborato sodico (borax)), benzoatos, nitritos (tales como, por ejemplo, nitrito sodico), aminas alifaticas, cicloalifaticas o aromaticas con 2 a 15, preferiblemente, 4 a 8 atomos de C, fosfatos (tales como, por ejemplo, dihidrogeno fosfato sodico, trifosfato sodico), gluconatos (como estabilizantes del silicato) y mezclas de los mismos.
En una realizacion preferida, los refrigerantes o concentrados refrigerantes segun la invencion estan exentos de nitritos, fosfatos y aminas.
Los anticongelantes tfpicos que se pueden utilizar segun la invencion son alcoholes con 1 a 3 grupos hidroxilo y sus derivados solubles en agua. En este caso, se trata de alcoholes monovalentes, dioles, trioles, asf como los monoalquil-CrC4 eteres de los dioles y trioles. Los ejemplos incluyen 1- o 2-propanol, mono-, di-, tri- o tetraetilenglicol, mono-, di-, tri- o tetrapropilenglicol o los monoalquil-C1-C4 eteres de los dioles, trioles o glicerina. De manera especialmente preferida, el anticongelante se selecciona del grupo compuesto por monoetilenglicol, monopropilenglicol (1,2-propanodiol), glicerina y sus mezclas.
Como acidos monocarboxflicos alifaticos o cicloalifaticos, de cadena lineal o ramificada, se toman en consideracion, por ejemplo, acido propionico, acido pentanoico, acido hexanoico, acido ciclohexil-acetico, acido octanoico, acido 2- etil-hexanoico, acido nonanoico, acido isononanoico, acido decanoico, acido undecanoico o acido dodecanoico. Como acido monocarboxflico aromatico resulta especialmente apropiado el acido benzoico, asf como, por ejemplo, los acidos alquil-C-i-Ca-benzoicos tales como acido o-, m-, p-metil-benzoico o el acido p-terc.-butil-benzoico, asf como acidos monocarboxflicos aromaticos que contienen hidroxilo tales como acidos o-, m- o p-hidroxi-benzoico, acido o-, m- o p-(hidroximetil)-benzoico o acidos halobenzoicos tales como acido o-, m- o p-fluoro-benzoico.
Ejemplos tfpicos de acidos di- o tricarboxflicos son acido malonico, acido succmico, acido glutarico, acido adfpico, acido pimelico, acido corcico, acido azelaico, acido sebacico, acido undecanodioico, acido dodecanodioico, acido diciclopentadieno-dicarboxflico, acido ftalico, acido tereftalico y acidos triazin-triimino-carboxflicos tales como acido 6,6',6”-(1,3,5-triazin-2,4,6-triil-triimino)-trihexanoico.
Todos los acidos carboxflicos citados de los grupos estan presentes en forma de sales de metal alcalino, sobre todo como sales de sodio o potasio, o como sales de amonio o sales de amonio sustituido (sales ammicas), por ejemplo con amoniaco, trialquilaminas (en donde los grupos alquilo pueden contener, de manera independiente entre sf, 1 a 6, preferiblemente 1 a 3 atomos de carbono) o trialcanolaminas (en donde los grupos alcanol pueden contener, de manera independiente entre sf, 2 a 6, preferiblemente 2 o 3 atomos de carbono). Los acidos carboxflicos mencionados pueden estar presentes en forma de mezclas.
Agentes protectores de metales no ferrosos preferidos son los azoles y sus sales de metal alcalino, en especial sus sales de sodio, preferiblemente triazoles, en particular toliltriazol, benzotriazol, tolutriazol hidratado, 1H-1,2,4-triazol, benzimidazol, benzotiazol, adenina, purina, 6-metoxipurina, indol, isoindol, isoindolina, piridina, pirimidina, 3,4- diaminopiridina, 2-aminopirimidina, 2-mercaptopirimidina y mercaptobenzotiazol, y sus derivados. En el documento EP 1.485.444 se describen, ademas, ejemplos tfpicos de derivados de toliltriazol y benzotriazol. No obstante, se prefieren toliltriazol, benzotriazol y sus sales sodicas.
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Otros aditivos que puede contener el refrigerante o el concentrado refrigerante son colorantes, agentes de desnaturalizacion, sustancias amargas (por ejemplo, benzoato de denatonio), estabilizadores de aguas duras (por ejemplo, a base de acido poliacnlico, acido polimaleico, copoKmeros de acido acnlico-acido maleico), agentes antiespumantes y antioxidantes convencionales.
El valor de pH de los concentrados segun la invencion esta habitualmente en el intervalo de 7 a 9,5, preferiblemente 7 a 9 y, especialmente, 7,5 a 8,5. Eventualmente, el valor de pH deseado se puede ajustar por la adicion de hidroxido de metales alcalinos, amoniaco o aminas. Para ello se prefieren hidroxido solido de sodio o potasio, asf como soluciones acuosas de sosa caustica o hidroxido de potasio.
De manera preferida, el refrigerante esta compuesto por 40% en peso o mas, hasta 80% en peso, o menos, de agua y hasta 20% en peso o mas, hasta 60% en peso, o menos, de un concentrado refrigerante. Tfpicamente, el concentrado refrigerante tiene un contenido de agua de 5% en peso o menor.
El concentrado refrigerante esta compuesto, preferiblemente, por 90% en peso, o mas, hasta 96% en peso, o menos, de anticongelante, preferiblemente 92% en peso o mas, hasta 95% en peso, o menos y, de forma especialmente preferida, 93% en peso o mas, hasta 94% en peso, o menos, siempre en relacion con el peso total del concentrado. Estos valores corresponden a una cantidad de 18% en peso, o mas, hasta 57,6% en peso, o menos, con respecto al peso total del refrigerante, preferiblemente 18,4% en peso, o mas, hasta 57,0% en peso, o menos y, de manera especialmente preferida, a 18,6% en peso o mas, hasta 56,4% en peso, o menos.
El concentrado refrigerante contiene, preferiblemente, hasta 0,5% en peso, o mas, hasta 9,9% en peso, o menos, de acidos organicos, preferiblemente, 0,9% en peso, o mas, hasta 6% en peso, o menos y, de forma especialmente preferida, 1% en peso, o mas, hasta 5% en peso, o menos, siempre en relacion con el peso total del concentrado. Estos valores corresponden a una cantidad de 0,1% en peso, o mas, hasta 5,94% en peso, o menos, con respecto al peso total del refrigerante, preferiblemente 0,18% en peso, o mas, hasta 4,2% en peso, o menos y, de manera especialmente preferida, a 0,2% en peso o mas, hasta 3,0% en peso, o menos.
El concentrado refrigerante contiene, preferiblemente, 0% en peso, o mas, hasta 0,4% en peso, o menos, de azoles, preferiblemente triazoles, preferiblemente 0,005% en peso, o mas, hasta 0,2% en peso, o menos y, de forma especialmente preferida, 0,01% en peso, o mas, hasta 0,1% en peso, o menos, siempre en relacion con el peso total del concentrado. Estos valores corresponden a una cantidad de 0% en peso, o mas, hasta 0,06% en peso, o menos, con respecto al peso total del refrigerante, preferiblemente 0,001% en peso, o mas, hasta 0,048% en peso, o menos y, de manera especialmente preferida, a 0,002% en peso o mas, hasta 0,03% en peso, o menos.
El concentrado refrigerante contiene el/los inhibidor(es) silicatico(s) de la corrosion preferiblemente en partes en peso de 100 ppm, o mas, hasta 1.000 ppm o menos, preferiblemente, 300 ppm, o mas, hasta 800 ppm o menos y, de forma especialmente preferida, 500 ppm, o mas, hasta 600 ppm, o menos.
Segun la invencion, el concentrado refrigerante contiene el nitrato de metal alcalino, preferiblemente en una cantidad de 0,2% en peso, o mas, hasta 0,9% en peso, o menos, mas preferiblemente, 0,3% en peso, o mas, hasta 0,7% en peso, o menos y, de forma especialmente preferida, 0,4% en peso, o mas, hasta 0,5% en peso, o menos, siempre en relacion con el peso total del concentrado. Estos valores corresponden a una cantidad de 0,04% en peso, o mas, hasta 0,54% en peso, o menos, preferiblemente 0,06% en peso, o mas, hasta 0,42% en peso, o menos y, de manera especialmente preferida, a 0,08% en peso o mas, hasta 0,3% en peso, o menos, siempre con respecto al peso total del refrigerante.
Las composiciones segun la invencion se pueden preparar mezclando simplemente los componentes individuales.
Los sistemas de refrigeracion pueden ser intercambiadores de calor con un circuito cerrado de refrigeracion. Como ejemplos pueden citarse los intercambiadores de calor para motores de combustion (por ejemplo, de turismos y camiones) y centrales calefactoras.
Se ha observado que el uso de los refrigerantes segun la invencion, basados en concentrados refrigerantes, da lugar a una reduccion importante de precipitados silicaticos y, en parte, incluso a la eliminacion completa de dichos precipitados silicaticos.
Si no se indica lo contrario, todos los datos cuantitativos se refieren a partes en peso o porcentajes en peso.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Uso de un nitrato de metal alcalino como aditivo para refrigerantes en sistemas de refrigeracion, para reducir o evitar precipitados.
  2. 2. Uso segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el nitrato de metal alcalino se selecciona del grupo 5 consistente en nitrato sodico, nitrato de potasio o sus mezclas.
  3. 3. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el refrigerante contiene el nitrato de metal alcalino en una concentracion de 0,04 a 0,54% en peso.
  4. 4. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el refrigerante contiene silicato como inhibidor de la corrosion.
    10 5. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de refrigeracion esta
    compuesto por aluminio y/o una aleacion de aluminio.
  5. 6. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los precipitados son precipitados de silicato.
  6. 7. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el concentrado refrigerante contiene, 15 ademas, acidos carboxflicos organicos y agentes protectores de metales no ferrosos.
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