Déficit de Presión de Vapor (DPV): qué es, cálculo e importancia

1. Introducción
2. ¿Qué es el Déficit de Presión de Vapor (DPV)?
3. ¿Cómo se calcula el DPV?
4. Factores que influyen en el DPV
5. Importancia del DPV en la agricultura
6. Bibliografía

1. Introducción

El Déficit de Presión de Vapor (DPV) es un parámetro que indirectamente nos da información del estado hídrico de los cultivos y su determinación nos ayudará a una gestión eficiente de los recursos hídricos y nutricionales. En este artículo definiremos el DPV, cómo se calcula, los factores que le influyen y la importancia que tiene en la agricultura.

Foto. Invernadero de pepino en Almería. Fuente Infoagro

2. ¿Qué es el Déficit de Presión de Vapor (DPV)?

El déficit de presión de vapor o DPV (VPD, vapor pressure déficit) es un indicador de la capacidad que tiene el aire para absorber agua y que está íntimamente ligado a la transpiración de las plantas.

Las plantas mediante la transpiración, que es la pérdida de agua en forma de vapor, regulan su temperatura y absorben nutrientes, que después transportan por el xilema desde las raíces hacia las hojas. Este proceso ayuda a mantener la presión de las células de la planta que es esencial para el crecimiento y mantenimiento de su estructura. También permite el intercambio gaseoso con la atmósfera ya que permite la toma de dióxido de carbono atmosférico a través de los estomas de las hojas.

EL DPV es un parámetro clave para regular la transpiración de las plantas ya que, si su valor es alto, mayor de 2,5 Kpa, nos indica que el aire esta seco y que la evaporación y transpiración de las plantas es alta, lo que puede provocar una situación de estrés hídrico si el DPV se mantiene alto por mucho tiempo. Por otro lado, si el DPV es bajo, el aire está húmedo y la evaporación y transpiración es baja, lo que provocará una disminución en el flujo de agua y nutrientes y un menor crecimiento de las plantas.

Por tanto, el DPV es una herramienta para el control ambiental que nos ayuda a mantener un equilibrio entre la evaporación y la transpiración de los cultivos con las necesidades fisiológicas de las plantas, para alcanzar el mejor desarrollo de los cultivos en ambientes cerrados como pueden ser los invernaderos o cámaras de cultivo.

3.1 ¿Cómo se calcula el DPV?

El DPV se calcula como la diferencia entre la presión de vapor de saturación (SPV) y la presión de vapor real del aire (APV).

La presión de vapor de saturación (SPV) es la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a esa temperatura. Para su determinación se emplean varios métodos:

A) Ecuaciones empíricas (Antoine y Clausius-Clapeyron).

Las ecuaciones empíricas de Antoine y Clausius-Clapeyron emplean constantes específicas para cada sustancia y permiten determinar la presión de vapor a diferentes temperaturas.

La ecuación de Antoine o ecuación de presión de saturación describe la relación entre la temperatura y la presión de vapor de una sustancia pura.

Donde,
- P: Presión de vapor (Kpa).
- T: temperatura (⁰K).
- A, B y C: son constantes empíricas específicas de cada sustancia que varían según las unidades de presión y temperatura utilizadas.
Por ejemplo, para el benceno, la ecuación de Antoine quedaría de la siguiente manera:

La ecuación de Clausius-Clapeyron relaciona la presión de vapor con su temperatura y la entalpía de vaporización durante un cambio de fase.

Donde:
- P₁ y T₁: Presión y temperatura en el primer punto.
- P₂ y T₂: Presión y temperatura en el segundo punto.
- ΔHvap: Entalpía de vaporización molar. Es el calor latente (entalpía) de vaporización, la energía necesaria para vaporizar una unidad de masa o mol de líquido.
- R: Constante del gas ideal (8.314 J/mol·K).

B) Tablas termodinámicas de vapor o tablas de vapor.

Las tablas de vapor son tablas de datos de propiedades del agua y el vapor de agua, como la entalpía, energía interna y volumen específico, a diferentes presiones y temperaturas, que sirven para calcular la eficiencia de ciclos de vapor, el trabajo o para diseñar equipos en la industria.

Existen dos tipos de tablas de vapor, las tablas de saturación y las tablas de vapor sobrecalentado.

Las tablas de saturación pueden ser a su vez de dos tipos principalmente:

1) Tablas de presión de vapor saturado: En ellas encontramos el valor de la temperatura a una presión dada, que se emplean en trabajos de sistemas a presión constante.

2) Tablas de temperatura de vapor saturado: En ellas encontramos el valor de la presión a una temperatura dada.

Las tablas de vapor sobrecalentado nos dan datos del vapor a una temperatura superior a la de saturación para una presión dada.

C) Métodos experimentales: ebullómetro o manómetros en sistemas cerrados.

El ebullómetro es un instrumento de medida de la temperatura de ebullición de un líquido y la temperatura del equilibrio vapor-líquido a distintas presiones, lo que permite determinar la presión de vapor. Pero también es empleado para determinar el grado alcohólico de líquidos como la cerveza, vino o sidra.

El ebullómetro eléctrico se compone de:

- Un termómetro que mide la temperatura.
- Una caldera de vidrio o reactor donde se pone la muestra.
- Un tubo de refrigeración y evacuación.
- Un disco de cálculo para determinar el grado alcohólico.

Fig. 1: Ebullómetro para la determinación de la Tª de ebullición y el grado alcohólico de un líquido.

Los manómetros en sistemas cerrados son instrumentos de medida de la presión de un fluido (líquido o gas) dentro de depósitos, tuberías o equipos de procesos industriales. Es decir, son instrumentos que miden la fuerza que un fluido ejerce sobre una superficie interna y comparada con una presión de referencia, generalmente la atmosférica.

Se suelen emplear en sistemas cerrados de agua, aire comprimido, refrigeración o procesos industriales para asegurar que la presión de operación del sistema este dentro de unos límites seguros y eficaces para el proceso, y así evitar los riesgos asociados a fallos de presión, fugas o explosiones.

Existen diferentes tipos de manómetros en sistemas cerrados como los manómetros analógicos, digitales, diferenciales o de tubo de Bourdon.

Fig. 2: Manómetro digital (izq.) y de Bourdon (der.).

La presión de vapor actual (APV) es la presión parcial que ejerce el vapor de agua presente en la atmósfera en un momento dado y que depende de la temperatura y de la cantidad de vapor de agua disponible.

- HR: Humedad relativa: Es la relación entre la presión de vapor real y la presión de vapor de saturación, y se expresa como un porcentaje.

- P sat: Presión de saturación: Es la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a una temperatura específica, antes de que el vapor se condense en líquido. Se determina con tablas o calculadoras específicas a una temperatura dada.

Los factores que influyen en el DPV son:

• Temperatura: Cuando aumenta la temperatura del ambiente aumenta la capacidad del aire para contener vapor de agua, lo que puede provocar un incremento del DPV.
• Humedad: Cuando disminuye la humedad relativa del aire se incrementa el DPV.
• Velocidad del viento: Cuando aumenta la velocidad del viento se incrementa el DPV ya que se sustituye el aire húmedo por aire más seco, lo que acelera la transpiración de las plantas.

El DPV es un parámetro importante en el crecimiento y desarrollo de los cultivos por varios motivos:

1. Nos ayuda a predecir el estrés hídrico de los cultivos por escasez de humedad del ambiente. Si el DPV es alto (>2,5 Kpa), la humedad será baja y la temperatura alta, lo que provocará que la planta transpire más agua de la que puede absorber por las raíces y generará estrés hídrico y un menor desarrollo del cultivo. Sin embargo, si el DPV es bajo (>0,8 Kpa), la humedad será alta y la temperatura baja, lo que provocará que los estomas de las hojas se habrán parcialmente reduciendo el intercambio gaseoso con la atmósfera y la transpiración será baja, lo que puede provocar una reducción en la fotosíntesis y crecimiento de las plantas, además de un mayor ataque de enfermedades.
2. A optimizar el crecimiento de los cultivos al poder mantener el DPV en niveles óptimos, entre 0,8-2,5 Kpa, que nos permitan gestionar de forma eficiente el crecimiento y rendimiento de las cosechas.
3. A prevenir enfermedades al controlar los niveles de humedad y temperatura.

1. Kramer, P.J & Boyer, J.S., 1995. Water Relations of Plants and Soils. Academic Press.
2. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D & Smith, M., 1998. Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Estudios FAO Riego y Drenajes, 56.

Autor: Dpto. Agronomía Infoagro