ES2325003T3 - Agente portador de calor con una mejorada estabilidad termica, sobre la base de poliglicoles mas altos. - Google Patents
Agente portador de calor con una mejorada estabilidad termica, sobre la base de poliglicoles mas altos. Download PDFInfo
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Abstract
Concentrados de agentes portadores de calor para instalaciones solares, que contienen: a) de 92 a 99% en peso de por lo menos un poliglicol de la fórmula R-O-(CH 2-CH 2-O) n-H, en la que n es un número entero de 3 a 500 y R representa H, un grupo alquilo de C1 hasta C4 o un radical aromático con 6 hasta 12 átomos de carbono, b) de 1 a 8% en peso de por lo menos un agente inhibidor de la corrosión, con la condición de que su contenido de etilenglicol y de 1,2-propilenglicol ha de estar situado por debajo de 0,2% en peso.
Description
Agente portador de calor con una mejorada
estabilidad térmica, sobre la base de poliglicoles más altos.
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El presente invento se refiere a nuevos tipos de
agentes portadores de calor sobre la base de poliglicoles más
altos. Los agentes portadores de calor de acuerdo con el invento
presentan, en comparación con los agentes portadores de calor
habituales sobre la base de mono(etilenglicol) y/o
1,2-propilenglicol, una mejorada estabilidad frente
a altas temperaturas y por consiguiente una más alta duración de
vida útil.
El sector de aplicaciones para los nuevos tipos
de agentes portadores de calor lo constituyen unas instalaciones
técnicas para el transporte de calor o respectivamente frío, en
particular unas instalaciones solares térmicas, que están sometidas
a una solicitación térmica especial. Esto concierne, para esta
aplicación especial, a colectores tanto planos como de tubos en
vacío.
Mediante la utilización de revestimientos de
colectores que actúan más eficientemente, están aumentando
constantemente las temperaturas de punta en instalaciones solares
térmicas. Esto, especialmente en el estado de estancamiento de las
instalaciones solares térmicas, se convierte en un problema, puesto
que aquí la bomba de recirculación se desconecta automáticamente en
muchas construcciones, lo cual trae consigo un sobrecalentamiento
del líquido solar.
En el caso de los colectores planos ampliamente
propagados, resultan de esta manera unos valores de punta de las
temperaturas en torno a 200ºC, y en el caso de los colectores de
tubos en vacío, más altamente cargados térmicamente, se miden unos
valores incluso hasta 300ºC. Mientras que, ya en el caso del empleo
en colectores planos, son insuficientes las duraciones de vida útil
de los agentes portadores de calor sobre la base de
mono(etilenglicol) y/o 1,2-propilenglicol, en
el caso del empleo de tales agentes portadores de calor en
colectores de tubos en vacío, aparecen considerables problemas, que
se remontan sobre todo a la inestabilidad
térmica-oxidativa del mono(etilenglicol) o
propilenglicol.
La descomposición térmica del
mono(etilenglicol) y del 1,2-propilenglicol
permite que como productos de descomposición resulten, entre otros,
unos ácidos agresivos (p ej. los ácidos fórmico, láctico y acético)
y productos de disociación difícilmente caracterizables. Una
descripción acera de esto se encuentra en la hoja de trabajo de la
Arbeitsgemeinschaft Korrosion e.V., "Investigaciones de corrosión
en agentes portadores de calor para instalaciones solares,
materiales y corrosión", 39, 297-304 (1988).
Los resultantes productos de descomposición
repercuten negativamente en el círculo de los colectores. Mediante
una acción adicional del calor en el estado de estancamiento se
queman los residuos en la superficie del dispositivo absorbente.
Los residuos, en el caso extremo, pueden conducir incluso a la
obstrucción total de las conducciones de los colectores y por
consiguiente a una parada de la circulación.
Este problema ya se describió en el documento de
solicitud de patente alemana
DE-A-195 25 090. Por adición al
1,2-propilenglicol de un poli(alquilenglicol)
de más alto peso molecular en el intervalo de masas de
195-400, en una concentración de
10-40%, debería impedirse la separación por
cristalización de los agentes inhibidores de la corrosión que están
disueltos. Este concentrado se mezcló correspondientemente con agua,
a fin de optimizar la transmisión del calor.
El documento de solicitud de patente europea
EP-A-0.971.013 divulga un líquido
portador de calor, que contiene una mezcla a base de agentes
inhibidores de la corrosión, tri(etilenglicol) y
1,2-propilenglicol. La proporción de
tri(etilenglicol) está situada aquí entre 45 y 98, y la de
propilenglicol entre 1 y 55%. La ventaja de este agente portador de
calor consiste en que los glicoles de bajo peso molecular mejoran
las propiedades de disolución de los aditivos y por consiguiente su
comportamiento de cristalización a altas temperaturas.
Sin embargo, se había mostrado que, en el caso
de los medios de transmisión del calor del estado de la técnica, se
sigue llegando todavía a la descomposición
térmica-oxidativa del etilenglicol y del
1,2-propilenglicol.
Fue misión del presente invento, por lo tanto,
mejorar la estabilidad térmica de los líquidos portadores de calor,
de tal manera de que incluso en el estado de estancamiento de las
instalaciones solares no se llegue a la descomposición del agente
portador de calor.
Sorprendentemente, se encontró por fin que unos
medios de transmisión del calor sobre la base de poliglicoles más
altos son térmicamente más estables de manera significativa que los
medios de transmisión del calor que se basan en el
1,2-propilenglicol puro o en mezclas de
tri(etilenglicol) y 1,2-propilenglicol.
Son objeto del invento por consiguiente unos
concentrados de agentes portadores de calor para instalaciones
solares, que contienen
a) de 92 a 99% en peso de por lo menos un
poliglicol de la fórmula
- R-O-(CH_{2}-CH_{2}-O)_{n}-H, en la que n es un número entero de 3 a 500 y
- R representa H, un grupo alquilo de C_{1} hasta C_{4} o un radical aromático con 6 hasta 12 átomos de carbono,
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b) de 1 a 8% en peso de por lo menos un agente
inhibidor de la corrosión, con la condición de que su contenido de
etilenglicol y 1,2-propilenglicol ha de estar
situado por debajo de 0,2% en peso.
Un objeto adicional del invento es un
procedimiento para el funcionamiento de una instalación solar,
utilizándose el concentrado de agente portador de calor arriba
descrito en una dilución acuosa como agente portador de calor.
Un objeto adicional del invento es la
utilización del concentrado del agente portador de calor arriba
descrito en una dilución acuosa como agente portador de calor en
instalaciones solares.
n representa de manera preferida un
número entero de 3 a 20.
R representa de manera preferida H,
metilo o un radical fenilo eventualmente sustituido.
La proporción del glicol en el concentrado de
agente portador de calor está situada preferiblemente entre 93 y
98% en peso, en particular entre 94 y 96% en peso.
En otra forma preferida de realización del
invento, el poliglicol es una mezcla de tri(etilenglicol) y
tetra(etilenglicol) en la relación de mezcladura comprendida
entre 3:1 y 1:3.
El contenido del concentrado de agente portador
de calor conforme al invento en cuanto a etilenglicol y
1,2-propilenglicol está situado de manera preferida
por debajo de 0,1% en peso, en particular por debajo de 0,05% en
peso.
El agente portador de calor presto para el uso,
conforme al invento, se forma por mezcladura con agua del
concentrado de agente portador de calor conforme al invento. La
relación preferida de mezcladura está situada entre 30 y 70% en
peso, de manera especialmente preferida entre 45 y 55% en peso de
agua, y entre 70 y 30, de manera especialmente preferida entre 55 y
45% en peso del concentrado de agente portador de calor conforme al
invento.
Como agentes inhibidores de la corrosión se
pueden pasar a emplear en el concentrado de agente portador de
calor y en el agente portador de calor presto para el uso, por
ejemplo, boratos, silicatos, aminas, triazoles o tiazoles,
molibdatos, amidas de ácidos, nitratos, benzoato de sodio o sales de
ácidos mono-, di- y tricarboxílicos así como otros agentes
inhibidores de la corrosión, conocidos de la bibliografía, en el
concentrado preferiblemente en unas proporciones de 2 a 7% en peso.
La concentración preferida de los agentes inhibidores de la
corrosión está situada entre 1 y 4% en peso, referida al agente
portador de calor presto para el uso.
Además, es posible la adición de un agente
estabilizador de la oxidación.
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\newpage
La determinación de la termoestabilidad mediante
una DTA (Tabla 1) muestra inequívocamente que la descomposición
termo-oxidativa del
1,2-propilenglicol progresa más rápidamente que en
el caso del tri(etilenglicol). Se muestra especialmente
estable térmicamente, en el caso de esta investigación, el
poliglicol VP 1962.
Para la determinación de su estabilidad térmica
se produjeron los siguientes agentes portadores de calor.
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Para la simulación de las condiciones en una
instalación solar se desarrolló un ensayo rápido (ensayo
térmico).
En un recipiente de reserva de acero inoxidable
con doble pared (que sirve al mismo tiempo como dispositivo
refrigerante) se introdujeron 300 ml de un líquido de ensayo. Una
bomba transporta al medio en un circuito cerrado con un caudal de
paso de 260 l/h a través de un disco de ensayo a base de cobre, que
es calentado desde abajo por medios eléctricos con aproximadamente
950 vatios. Entre la bomba y el sistema de calefacción está montada
una válvula regulada a través de un sistema PLS, que interrumpe el
flujo de paso a 160ºC. De esta manera se evapora el líquido de
ensayo. A 330ºC se abre la válvula, el líquido se transporta de
nuevo sobre el disco y éste se enfría de esta manera. Al alcanzarse
la temperatura de cierre de 160ºC comienza un nuevo ciclo. La
presión de ensayo es como máximo de 6 bares manométricos. El periodo
de tiempo de ensayo es de 72 horas. Como seguridad, el equipo de
ensayos está asegurado por medio de un seguro de flujo de paso y
una limitación de las temperaturas mediante un sistema PLS y una
válvula de seguridad con una presión de ajuste de 10 bares.
En este ensayo rápido se muestra que un agente
portador de calor que se basa en poliglicoles más altos, es
significativamente más estable que un agente portador de calor a
base de propilenglicol. En el caso del agente portador de calor de
acuerdo con el Ejemplo 3 resultan en suma unas cantidades de ácidos
correspondientes muchísimo menores que en el caso de los Ejemplos
comparativos 1 y 2. Asimismo disminuye con menos rapidez la
alcalinidad de reserva en el medio durante el ensayo.
Las composiciones químicas de los líquidos
portadores de calor se reproducen en la Tabla 2. El Ejemplo 3
corresponde en este contexto a la formulación de una composición
conforme al invento.
A partir de los Ejemplos de ensayo que se han
expuesto se desprende inequívocamente que los agentes portadores de
calor, constituidos exclusivamente sobre la base de poliglicoles más
altos, son más estables termo-oxidativamente que
los agentes portadores de calor sobre la base de propilenglicol puro
o sobre la base de mezclas de tri(etilenglicol) y
propilenglicol.
Claims (10)
1. Concentrados de agentes portadores de calor
para instalaciones solares, que contienen:
a) de 92 a 99% en peso de por lo menos un
poliglicol de la fórmula
- R-O-(CH_{2}-CH_{2}-O)_{n}-H, en la que n es un número entero de 3 a 500 y
- R representa H, un grupo alquilo de C_{1} hasta C_{4} o un radical aromático con 6 hasta 12 átomos de carbono,
b) de 1 a 8% en peso de por lo menos un agente
inhibidor de la corrosión, con la condición de que su contenido de
etilenglicol y de 1,2-propilenglicol ha de estar
situado por debajo de 0,2% en peso.
2. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que el agente inhibidor de
la corrosión se escoge entre boratos, silicatos, aminas, triazoles o
tiazoles, molibdatos, nitratos, benzoato de sodio o sales de ácidos
mono, di- y tricarboxílicos.
3. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con las reivindicaciones 1 y/o 2, caracterizado por
un contenido de agentes inhibidores de la corrosión de 2 a 7% en
peso.
4. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 2,
caracterizado por un contenido de un poliglicol de 94 a 98%
en peso.
5. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado por un contenido de un poliglicol de 93 a 98%
en peso.
6. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, en el que
n representa un número entero de 3 a 20.
7. Concentrado de agente portador de acuerdo con
una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, en el que R
representa H o metilo.
8. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, en el que
el poliglicol es una mezcla de tri(etilenglicol) y
tetra(etilenglicol) en la relación de mezcladura comprendida
entre 3:1 y 1:3.
9. Concentrado de agente portador de calor de
acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, en el que
el contenido de etilenglicol y 1,2-propilenglicol
está situado por debajo de 0,1% en peso.
10. Agente portador de calor para instalaciones
solares, que contiene de 30 a 70% en peso del concentrado de agente
portador de calor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,
y agua hasta 100% en peso.
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