¿Qué es el intercambio de contracorriente?
El intercambio de contracorriente
es un fenómeno altamente eficiente y natural de transferencia térmica o química entre cuerpos fluidos. Este proceso tiene lugar a través de una superficie conductora en el caso del calor o una membrana parcialmente permeable en el caso del intercambio químico. En los intercambios de contracorriente, el fluido de donantes y receptores siempre fluye en direcciones opuestas, una característica que le da al proceso tanto su eficiencia como su nombre. El intercambio de contracorriente se encuentra en muchos sistemas biológicos, como los riñones de mamíferos, los pulmones de las aves y las branquias de peces, y es un sistema de transferencia química y térmica industrial comúnmente utilizada. Un sistema similar es el proceso de intercambio concurrente que es menos efectivo y presenta transferencias entre los fluidos que fluyen en la misma dirección.
El intercambio de energía térmica o sustancias suspendidas entre los fluidos que fluyen es un fenómeno común tanto en naturaleza como en la industria. Estos intercambios de flujo de corriente se pueden dividir en dos grupos: concurrentes y contratoralquilar. Ambos implican intercambiar calor o productos químicos suspendidos entre los fluidos que fluyen en vasos adyacentes, ya sea a través de superficies conductoras o membranas semipermeables, respectivamente. A medida que los fluidos fluyen a través de sus áreas compartidas, el calor y los productos químicos fluyen naturalmente de áreas de altura a baja concentración hasta alcanzar el equilibrio. Es esta característica de la transferencia elemental la que hace que el método de intercambio de contracorriente sea más efectivo de los dos.
El proceso de transferencia de oxígeno en las branquias de un pez es un buen ejemplo de los beneficios del intercambio de contracorriente. A medida que el oxígeno pobre de sangre se encuentra con un flujo opuesto de agua rica en oxígeno, el oxígeno comienza a difundirse fuera del agua y hacia el torrente sanguíneo. Esto hace que la concentración de oxígeno en el agua caiga y que en la sangre aumente. Debido al hecho de que las direcciones de flujo se opusen, la sangre siempre fluirá sobre el agua con unLa concentración de oxígeno y el intercambio continuará hasta que los flujos divergen. Sin embargo, en los flujos concurrentes, los dos fluidos fluyen en la misma dirección y la relación entre las concentraciones alcanza rápidamente el equilibrio, deteniendo así efectivamente el intercambio.
Esto significa que, a diferencia de la variante concurrente, los sistemas de intercambio de contracorriente continúan transfiriendo el elemento relevante sobre el área de intercambio completa para una mayor eficiencia. Esta eficiencia generalmente permite valores de transferencia del 100% con el flujo del receptor que sale del sistema con la misma concentración de calor o productos químicos que el del flujo del donante. Sin embargo, no se puede decir lo mismo de los intercambios concurrentes, con valores de transferencia promedio que se ejecutan en la región del 50%. Esto hace que el método de intercambio de contracorriente sea apropiado para procesos industriales, como el intercambio de calor regenerativo y los métodos de transferencia biológica, incluidas las funciones renales y pulmonares.