Intercambio a contracorriente
El intercambio en contracorriente es un mecanismo que ocurre en la naturaleza y que 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 hacia arriba 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 intercambio a contracorriente que a contracorriente (paralelo) porque la contracorriente mantiene una diferencia o gradiente que disminuye lentamente (generalmente diferencia de temperatura o concentración). En el intercambio cocorriente, el gradiente inicial es más alto pero cae rápidamente, lo que conduce a un potencial desperdiciado. Por ejemplo, en el diagrama adyacente, el fluido que se está calentando (que sale de la parte superior) tiene una temperatura de salida más alta que el fluido enfriado (que sale del fondo) que se usó para calentar. Con intercambio en paralelo o en paralelo, los fluidos calentados y enfriados 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 en condiciones similares. Ver: disposición de flujo.
El intercambio de contracorriente cuando se configura en un circuito o bucle se puede utilizar para acumular concentraciones, calor u otras propiedades de los líquidos que fluyen. Específicamente cuando se configura en un circuito con un líquido amortiguador 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 acumular gradualmente una gran concentración en el líquido tampón.
Otros circuitos de intercambio de contracorriente donde los fluidos entrantes y salientes se tocan entre sí se utilizan para retener una alta concentración de una sustancia disuelta o para retener el calor, o para permitir la acumulación externa de calor o concentración en un punto del sistema.
Los circuitos o bucles de intercambio en 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 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 en 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 circuito acumula 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 circuito. Se ha encontrado multiplicación a contracorriente en los riñones [1] , así como en muchos otros órganos biológicos.
