El intercambio en contracorriente es un fenómeno natural de transferencia térmica o química altamente eficiente entre cuerpos fluidos. Este proceso tiene lugar a través de una superficie conductora en el caso de calor o una membrana parcialmente permeable en el caso de intercambio químico. En los intercambios a contracorriente, el fluido donante y el receptor fluyen siempre en direcciones opuestas, característica que confiere al proceso tanto su eficacia como su nombre. El intercambio en contracorriente se encuentra en muchos sistemas biológicos, como los riñones de los mamíferos, los pulmones de las aves y las branquias de los peces, y es un sistema de transferencia térmica y química industrial de uso común. Un sistema similar es el proceso de intercambio concurrente que es menos efectivo y presenta transferencias entre fluidos que fluyen en la misma dirección.
El intercambio de energía térmica o sustancias en suspensión entre fluidos en movimiento es un fenómeno común tanto en la naturaleza como en la industria. Estos intercambios de flujo de corriente se pueden dividir en dos grupos: concurrente y contracorriente. Ambos implican el intercambio de calor o sustancias químicas suspendidas entre 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 las áreas de alta a baja concentración hasta que se alcanza el equilibrio. Es esta característica de la transferencia elemental la que hace que el método de intercambio a contracorriente sea el más eficaz de los dos.
El proceso de transferencia de oxígeno en las branquias de un pez es un buen ejemplo de los beneficios del intercambio a contracorriente. A medida que la sangre pobre en oxígeno se encuentra con un flujo opuesto de agua rica en oxígeno, el oxígeno comienza a difundirse fuera del agua hacia el torrente sanguíneo. Esto hace que la concentración de oxígeno en el agua disminuya y aumente la de la sangre. Debido al hecho de que las direcciones de flujo son opuestas, la sangre siempre fluirá sobre agua con una mayor concentración de oxígeno y el intercambio continuará hasta que los flujos diverjan. Sin embargo, en 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 en contracorriente continúan transfiriendo el elemento relevante sobre el área de intercambio completo para una mayor eficiencia. Esta eficiencia generalmente permite valores de transferencia del 100% con el flujo receptor saliendo del sistema con la misma concentración de calor o productos químicos que el flujo donante. Sin embargo, no se puede decir lo mismo de los intercambios simultáneos, con valores de transferencia promedio en la región del 50%. Esto hace que el método de intercambio en contracorriente sea apropiado para procesos industriales como el intercambio de calor regenerativo y los métodos de transferencia biológica, incluidas las funciones renales y pulmonares.