scale-up

scale-up Nella tecnica, operazione che consente di realizzare un’apparecchiatura o un impianto in piena scala (cioè in scala industriale) in base a una sperimentazione preliminare condotta su un modello di minori dimensioni (cioè in scala pilota o di laboratorio). Richiede l’applicazione di corretti criteri di similitudine (geometrica, meccanica, termica ecc.) fra modello e prototipo industriale al fine di ottenere una soddisfacente corrispondenza fra le previsioni teoriche e le prestazioni dell’apparecchio o dell’impianto (➔ pilota).

Il ruolo cruciale assunto dall’innovazione di processo nello sviluppo delle tecnologie chimiche industriali ha conferito importanza sempre maggiore alle operazioni di s., in quanto la messa a punto di processi produttivi di tipo innovativo è basata essenzialmente sulla capacità di trasferire a livello industriale i dati ottenuti in laboratorio. Orientativamente, soltanto l’1-3% dei processi potenzialmente suscettibili di sviluppo raggiunge lo stadio della realizzazione industriale. Pertanto, la verifica della fattibilità tecnico-economica di un processo innovativo deve avvenire con modalità tali da comportare costi il più possibile contenuti. Inoltre, le esigenze di un mercato sempre più dinamico impongono di abbreviare l’intervallo di tempo necessario per il trasferimento in scala industriale di un nuovo processo (time to market). Di conseguenza, sempre più frequentemente, si preferisce adottare un approccio empirico che, partendo dallo scale-down (cioè scegliendo non l’intero impianto, ma la sua unità più critica, per verificarne la realizzabilità in termini tecnico-economici), proceda alla definizione delle variabili del sistema e alla ottimizzazione delle condizioni di processo per approssimazioni successive. Secondo tale approccio viene condotta dapprima una ricerca esplorativa in reattori di laboratorio sui meccanismi delle reazioni chimiche coinvolte nel processo e sui loro aspetti termodinamici e cinetici. Successivamente, di solito ancora in scala di laboratorio, viene condotta una sperimentazione a freddo (mock-up) per analizzare gli aspetti fluidodinamici del processo separatamente dai fenomeni chimici, utilizzando fluidi e solidi modello. Lo stadio finale dello s. è costituito da una sperimentazione in scala pilota in cui, sulla base dei risultati ottenuti negli stadi precedenti condotti in scala di laboratorio, si procede a uno studio simultaneo dei fenomeni fisici e chimici. Orientativamente il fattore di scala fra la sperimentazione di laboratorio e quella in impianti pilota è compreso fra 100 e 1000, mentre il fattore di scala fra impianto pilota e impianto industriale è di solito compreso fra 100 e 500.