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El desgaste de las bolas de molienda está determinado en gran medida por el régimen de funcionamiento del molino, el cual depende de la relación entre la velocidad de rotación y la velocidad crítica, y define el patrón de movimiento de las bolas dentro del tambor.
La velocidad crítica del molino es la velocidad de rotación a la cual las bolas dejan de caer y comienzan a “adherirse” al revestimiento del molino debido a la fuerza centrífuga. La velocidad crítica depende del diámetro del molino:
donde:
N – velocidad crítica (rpm)
D – diámetro interno de trabajo del molino, m
A bajas velocidades de rotación (≈50–60% de la velocidad crítica) se desarrolla el régimen en cascada. Las bolas ruedan sobre el revestimiento sin desprenderse y predomina el desgaste abrasivo. En este régimen, el desgaste es relativamente uniforme; sin embargo, la intensidad de la molienda por impacto disminuye, lo que puede reducir la eficiencia general del proceso, especialmente para material grueso.
En el rango de 65–80% de la velocidad crítica se forma un régimen mixto de cascada-catarata, generalmente considerado óptimo. Parte de las bolas entra en caída libre y aparece un componente de impacto en la interacción con el material. Esto proporciona una combinación racional de los mecanismos de molienda por impacto y abrasión. En este régimen, normalmente se alcanza el desgaste específico mínimo de las bolas (por unidad de molienda) junto con la máxima eficiencia del proceso.
Con un aumento adicional de la velocidad (≈80–90%), el régimen de catarata se intensifica. Aumentan la altura de elevación y la energía de caída de las bolas, se incrementa la proporción de cargas de impacto y también la intensidad de interacción “bola–bola”. Esto conduce a un desgaste acelerado, mayores tensiones de contacto y un aumento del riesgo de fractura de las bolas.
Al aproximarse a la velocidad crítica (>90%), aparece el régimen de centrifugación: las bolas son presionadas contra el revestimiento y prácticamente dejan de caer. En este caso, el mecanismo de molienda por impacto casi desaparece, la eficiencia del proceso disminuye bruscamente y el patrón de desgaste cambia: pasa a estar determinado principalmente por el deslizamiento y la fricción contra el revestimiento, y puede disminuir en comparación con los regímenes intensivos de impacto.
En resumen, las bolas presentan el menor desgaste cuando el molino opera aproximadamente al 70–80% de la velocidad crítica. Si la velocidad es menor o mayor, el desgaste aumenta. Al mismo tiempo, el desgaste real depende no solo de la velocidad, sino también de las propiedades del material, la calidad y el tamaño de las bolas, el nivel de llenado del molino, el revestimiento y las condiciones de molienda (seca o húmeda).