Fluido térmico utilizado en el interior de emisores térmicos de aluminio, sustituyendo al aceite mineral procedente del petróleo.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un fluido biodegradable y ecológico, el cual se utiliza en el interior de emisores térmicos de aluminio, sustituyendo al aceite mineral procedente del petróleo.

El campo de aplicación de la presente invención se encuentra dentro del sector químico y, más concretamente, en la industria de la climatización, para su aplicación en emisores térmicos utilizados en los sistemas de calefacción en general, realizados a base de aluminio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El “fluido disipador de calor” como cualquier líquido, una vez almacenado en un dispositivo a tal efecto y al calentarlo haciendo uso una resistencia eléctrica, circula por el interior de los circuitos del dispositivo como consecuencia de la diferencia de presiones que se generan, calentado, como consecuencia, el ambiente del recinto en el que se encuentra. Los fluidos basados en aceites suelen ser utilizados en sistemas de calentamiento industrial con aceite térmico, haciendo uso para ello de una cámara de combustión a través de un serpentín. Así, en estas aplicaciones, el serpentín toma energía de la combustión, mediante el sistema de aceite bombeado a bajas presiones que por él circula, comportándose como un fluido térmico que, al calentar los serpentines, transmite el calor de forma indirecta a un consumidor, haciendo uso del correspondiente circuito hidráulico. Otra aplicación habitual del aceite es como fluido térmico dentro de un radiador, con un funcionamiento muy parecido al uso industrial del aceite térmico. En estas aplicaciones, el radiador conectado a la red eléctrica proporciona energía en forma de calor a través de resistencias colocadas en el interior del mismo. En concreto, estas resistencias están en contacto directo con el fluido o aceite térmico contenido en su interior aportándoles el calor necesario y la presión para que se dilate, y para que origine el correspondiente flujo de aceite por el interior del circuito de tuberías que contiene el radiador, hasta calentar el ambiente que lo circunda. El aceite, al proceder del petróleo y, por tanto, de combustibles fósiles, es un fluido altamente contaminante, debido a que con frecuencia es vertido al medio sin control alguno, lo que supone un claro inconveniente.

Así el problema técnico a resolver es la necesidad de cambiar el aceite como fluido disipador de calor (como aceite mineral altamente refinado para su producción como derivado del petróleo y, por tanto, procedente de combustibles fósiles), por otro fluido que no proceda de combustibles fósiles, mejorando el impacto ambiental de los dispositivos que lo utilizan tanto a lo largo de su vida útil como tras ella, una vez convertido en residuo.

Se conoce como más cercana en el estado de la técnica la invención del mismo solicitante con n° de publicación W02021/105531, denominada “Fluido de transferencia térmica de composición basada en el uso de agua' consistente en la sustitución del aceite térmico como fluido disipador de calor, por otro fluido basado en agua a la que se añaden un conjunto de componentes que le confiere las características adecuadas para su uso como fluido térmico, evitando que produzca la habitual corrosión sobre los recipientes al contacto con el agua; aportando, además, las siguientes ventajas:

✓ Ahorro del consumo eléctrico del orden de un 30%, al comparar el uso de un radiador convencional de aceite térmico, respecto al que utilizaría el fluido objeto de la invención manteniendo el mismo rendimiento térmico.

✓ Permite la sustitución directa de los aceites térmicos presentes en el mercado, ya que al incorporar el carboximetilcelulosa se aumenta la viscosidad del fluido resultante, haciéndola similar a la de un aceite térmico convencional utilizado como disipador de calor en la mayoría de los dispositivos generadores de calor.

✓ Reducción de impacto ambiental asociado al uso del fluido propuesto en sustitución del aceite térmico, al no incorporar ninguna sustancia procedente de combustibles fósiles.

✓ Coste de adquisición del agua.

Sin embargo, tras numerosos ensayos y pruebas técnicas, se ha constatado que el fluido térmico de la citada invención anterior contiene una formulación que no cumple su objetivo cuando los radiadores están hechos a base de aluminio. Así, frente a la patente anterior, la presente invención aporta la mejora consistente en la utilización de carbonato de sodio en lugar de hidróxido de sodio.

Y ello por cuanto se ha constatado que debido a la producción de hidrógeno gas, al poner en contacto el aluminio con el hidróxido de sodio se crea una presión en el interior del recipiente que lo contiene, por lo que no es posible utilizar hidróxido de sodio con aluminio.

Por tal motivo, ha sido necesario el ajuste y el cambio de la formulación del fluido.

Si bien se trata de una composición en la que se ha sustituido un componente por otro, dicha sustitución hace que el Fluido resultante sea apropiado para el fin pretendido, en relación con emisores de aluminio, pues la anterior composición, en los términos ya dichos, hacía imposible su aplicación en dichos emisores, dado que al contener hidróxido de sodio se generaba una presión en el interior del recipiente, siendo técnicamente imposible utilizar hidróxido de sodio con aluminio, tal y como se describía en la anterior invención.

La sustitución efectuada, y en la proporción efectuada, ha sido una elección, como también ya se ha dicho, fruto de numerosos ensayos y pruebas técnicas realizadas para hacer viable la aplicación del Fluido objeto de la presente invención a dichos concretos emisores (realizados a base de aluminio).

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

En W02021/105531 el Fluido de transferencia térmica se caracterizaba por hacer uso de agua (H2O) como fluido disipador de calor al cual se añadían las siguientes sustancias en las proporciones aproximadas en peso, según se indican a continuación:

A. Entre un 0,8% y un 1% de carboximetilcelulosa.

B. Entre un 0,2% y un 0,7% de silicatos.

C. Entre un 0,3% y un 0,5% de una sustancia química con propiedades alcalinas.

Siendo que en tal caso la sustancia química con propiedades alcalinas era Hidróxido de sodio (NaOH) o Hidróxido de potasio (KOH), y porque el equipo para la obtención del Fluido consiste era un reactor industrial provisto de manta calefactora y agitador.

En resumen, la composición de dicho Fluido contenía los siguientes elementos: CMC (carboximetilcelulosa)

Silicato de potasio

Hldroxldo de sodio

En la presente invención, sin embargo, el Fluido contiene los siguientes elementos:

Se haría así de nuevo uso de agua (H2O) como fluido disipador de calor a la que se añaden ahora las siguientes sustancias en las proporciones aproximadas en peso, según se indican a continuación:

A. Entre un 0,4% y un 4% de carboximetilcelulosa.

B. Entre un 0,5% y un 3% de silicato de potasio.

C. Entre un 0,5% y un 0,4% de carbonato de sodio, a modo de sustancia química con propiedades alcalinas, al objeto de evitar la corrosión en el dispositivo en el que se ubica el fluido resultante y mantener un pH básico.

Así, en relación con la invención citada como antecedente, se procedería a la utilización, en la composición, de carbonato de sodio en lugar de hidróxido de sodio.

Este cambio introducido se debe a la reacción que se produce entre el hidróxido de sodio y el aluminio, produciendo hidrógeno gas, como se muestra en la siguiente reacción:

2Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O (l) -> 2NaAlO2(s) + 3H2(g)

Debido a la producción de hidrógeno gas al poner en contacto el aluminio con el hidróxido de sodio se crea una presión en el interior del recipiente que lo contiene, por lo que no es posible utilizar hidróxido de sodio con aluminio. Del mismo modo de que en el antecedente citado, en el presente caso, el Fluido térmico se obtiene haciendo uso de un reactor industrial provisto de los siguientes elementos adicionales:

A. Manta calefactora, al objeto de acelerar y optimizar la disolución de las referidas sustancias.

B. Un agitador que garantice una disolución unifórme en todo el volumen de fluido contenido en el reactor.

Así, el Fluido resultante encuentra su aplicación como fluido térmico, evitando que se produzca la habitual corrosión sobre los recipientes al contacto con el agua, siendo que su viscosidad y eficiencia energética es similar a la del aceite térmico que sustituye.

El fluido obtenido, más concretamente, encuentra su aplicación en cualquier instalación o dispositivo que requiera para su funcionamiento el uso de un fluido térmico, siendo por tanto la aplicación más frecuente en emisores térmicos de aceite, realizados a base de aluminio, los cuales son utilizados en los sistemas de calefacción de edificios, en los que se puede hacer uso del mismo en sustitución del aceite térmico sin adaptación alguna del emisor, proporcionando un rendimiento térmico equivalente al aceite que sustituye e incluso de mayor eficiencia energética; lo cual es extrapolable a emisores de cualesquiera dimensiones, siendo que, en todos los casos, y por aplicación de la presente invención, el rendimiento térmico de los emisores sigue estando por encima del que proporciona el emisor relleno de aceite a la misma potencia eléctrica