Intercambio a contracorriente
El intercambio de contracorriente es un mecanismo que ocurre en la naturaleza y se imita en la industria y la ingeniería, en el que hay un cruce de alguna propiedad, generalmente calor o algún químico, entre dos cuerpos que fluyen en direcciones opuestas entre sí. Los cuerpos que fluyen pueden ser líquidos, gases o incluso polvos sólidos, o cualquier combinación de ellos. Por ejemplo, en una columna de destilación , los vapores burbujean a través del líquido que fluye hacia abajo mientras intercambian calor y masa.
La cantidad máxima de transferencia de calor o masa que se puede obtener es mayor con el intercambio en contracorriente que en el mismo sentido (paralelo) porque la contracorriente mantiene una diferencia o gradiente que disminuye lentamente (generalmente diferencia de temperatura o concentración). En el intercambio paralelo, el gradiente inicial es más alto pero cae rápidamente, lo que lleva a un potencial desperdiciado. Por ejemplo, en el diagrama adyacente, el fluido que se calienta (que sale por la parte superior) tiene una temperatura de salida más alta que el fluido enfriado (que sale por la parte inferior) que se usó para calentar. Con el intercambio a favor o en paralelo, los fluidos calentado y enfriado solo pueden acercarse entre sí. El resultado es que el intercambio en contracorriente puede lograr una mayor cantidad de transferencia de calor o masa que en paralelo bajo condiciones similares. Ver: arreglo de flujo.
El intercambio de contracorriente, cuando se configura en un circuito o bucle, se puede usar para acumular concentraciones, calor u otras propiedades de los líquidos que fluyen. Específicamente, cuando se instala en un bucle con un líquido tampón entre el fluido entrante y saliente que corre en un circuito, y con bombas de transporte activas en los tubos del fluido saliente, el sistema se denomina multiplicador de contracorriente , lo que permite un efecto multiplicado de muchas bombas pequeñas para acumula gradualmente una gran concentración en el líquido tampón.
Otros circuitos de intercambio de contracorriente donde los fluidos entrantes y salientes se tocan se utilizan para retener una alta concentración de una sustancia disuelta o para retener calor, o para permitir la acumulación externa de calor o concentración en un punto del sistema.
Los circuitos o bucles de intercambio de contracorriente se encuentran ampliamente en la naturaleza , específicamente en sistemas biológicos . En los vertebrados, se les llama rete mirabile , originalmente el nombre de un órgano en las branquias de los peces para absorber oxígeno del agua. Se imita en los sistemas industriales. El intercambio a contracorriente es un concepto clave en la termodinámica de la ingeniería química y los procesos de fabricación, por ejemplo, en la extracción de sacarosa de las raíces de la remolacha azucarera .
La multiplicación a contracorriente es un concepto similar pero diferente en el que el líquido se mueve en un bucle seguido de un largo movimiento en direcciones opuestas con una zona intermedia. El tubo que conduce al bucle genera pasivamente un gradiente de calor (o enfriamiento) o concentración de disolvente, mientras que el tubo de retorno tiene una pequeña acción de bombeo constante a lo largo de él, de modo que se crea una intensificación gradual del calor o la concentración hacia el bucle. La multiplicación a contracorriente se ha encontrado en los riñones [1] así como en muchos otros órganos biológicos.
