De todas las aplicaciones de la electroquímica, la corrosión es una de las más estudiadas debido a su amplio abanico de aplicaciones en la industria. Gracias a este interés, existen múltiples modelos electroquímicos para caracterizar la velocidad de corrosión. En este post, hablamos de la ecuación de Stern Geary. Explicamos qué es, quién la desarrolló, cómo utilizarla y algunas consideraciones a tener en cuenta antes de utilizarla.
¿Qué es la ecuación de Stern-Geary?
La ecuación de Stern Geary es un modelo matemático utilizado habitualmente en la ciencia de la corrosión. Con este modelo es posible predecir la velocidad de corrosión de un metal o aleación en condiciones ambientales específicas. Se utiliza ampliamente en una serie de industrias en las que el control y la prevención de la corrosión son de suma importancia, como el petróleo y el gas, la industria aeroespacial y la construcción.
Los científicos detrás de la ecuación Stern-Geary
Esta ecuación fue desarrollada por científicos de Union Carbide Milton Stern y A. L. Geary en 1957 en una ponencia del Revista de la Sociedad Electroquímica titulado "Polarización Electroquímica: I. Un análisis teórico de la forma de las curvas de polarización".
En este trabajo, los autores buscaron un modelo alternativo para la corrosión cuando las reacciones de interferencia impiden la determinación precisa de Tafel pendientes.
La ecuación de Stern-Geary
La ecuación de Stern-Geary describe la relación entre la resistencia a la polarización y la corriente de corrosión de un sistema. Se puede expresar como
donde:
icorr es la corriente de corrosión en mA,
Rpol es la resistencia a la polarización en Ω,
βanódico es la pendiente anódica de Tafel en mV/década,
βcatódico es la pendiente Tafel catódica en mV/década
Cómo utilizar la ecuación de Stern-Geary para medir la corrosión
La ecuación de Stern-Geary se utiliza sobre todo para estimar índices de corrosión y es un modelo alternativo al Tafel y Butler-Volmer ecuaciones para estimar la corriente de corrosión.
Para poder utilizar la ecuación de Stern-Geary, el rango de potencial del experimento debe restringirse a una ventana muy estrecha alrededor del potencial de corrosión de la célula electroquímica, normalmente +/- 10 mV. En este rango, el diagrama potencial vs corriente es mayoritariamente lineal y su pendiente se conoce como resistencia de polarización. También se recomienda que las velocidades de barrido del experimento se mantengan muy lentas, en torno a 0,1 mV/s, para garantizar una medición en estado estacionario en la que los efectos de difusión se reduzcan al mínimo.
6 cosas que hay que tener en cuenta al utilizar la ecuación de Stern-Geary
1. Su aplicabilidad es limitada
Esta ecuación sólo es aplicable a las reacciones de corrosión que siguen un comportamiento similar al de Tafel y consisten en la transferencia de un solo electrón. Aunque otros tipos de reacciones pueden modelizarse con la ecuación de Stern-Geary, la predicción puede no ser exacta y requerir ajustes.
2. Sus resultados dependen del entorno
La corriente de corrosión resultante calculada sólo es válida para el material ensayado en el entorno específico en el que se ensayó. La corrosión se ve afectada por múltiples factores, como la temperatura, el pH y los inhibidores. Por lo tanto, si se modifica el material o el entorno (es decir, el electrolito), debe repetirse el experimento.
3. Supone que la resistencia se debe únicamente a la corrosión
La ecuación de Stern-Geary supone que la resistencia a la polarización es el resultado únicamente de la corrosión del metal estudiado. Por lo tanto, otros factores como la resistencia del electrolito, la capacitancia de doble capa, los efectos de difusión, etc., no se consideran factores contribuyentes.
4. Las constantes requieren validación para cada caso específico
Las constantes de Tafel obtenidas a partir de la ecuación de Stern-Geary están vinculadas a las condiciones de la prueba. Es decir, el material que se corroe y su entorno. Por lo tanto, estas constantes no pueden extrapolarse a otros casos y, si se hace, deben probarse experimentalmente para garantizar que son válidas para el nuevo sistema electroquímico.
5. Supone que la superficie es uniforme
La ecuación de Stern-Geary supone que la corrosión se produce por igual en toda la superficie del electrodo y no tiene en cuenta los efectos de la corrosión localizada.
6. Los resultados deben interpretarse como predicciones y no como hechos.
Los resultados obtenidos a partir de la ecuación de Stern-Geary deben interpretarse con cautela. Aunque en el laboratorio los resultados pueden ser precisos y muy reproducibles, hay que tener en cuenta que las condiciones experimentales también están estrictamente controladas. En el mundo real puede haber variaciones ambientales que aceleren o limiten la corrosión. Por lo tanto, las velocidades de corrosión estimadas por la ecuación de Stern-Geary deben utilizarse como orientación para obtener la mejor resistencia posible a la corrosión, y reconocer que la corrosión real en la aplicación de destino puede desviarse de la predicción.
Esperamos que hayas aprendido mucho sobre la ecuación de Stern-Geary y su uso para predecir la corrosión a partir de medidas de resistencia de polarización. Si desea saber más sobre la corrosión y sus modelos electroquímicos, consulte nuestro blog. Tenemos mucho contenido sobre electroquímica y la corrosión.
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