Hidrolik ve Mekanik Olarak İşletilebilen Yardımcı Hava Akımlı Tarla Pülverizatörlerinin Teknik Özellikler Açısından Karşılaştırılması Ali BOLAT 1, Ali BAYAT 2 1 Çukurova Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Adana 2 Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Adana alibolat_1999@yahoo.com Özet: Son yıllarda ülkemizde klasik tarla pülverizatörlerine alternatif olarak, yardımcı hava akımlı tarla pülverizatörleri imalatı artmıştır. Ancak bu imalatlar daha çok yurt dışından getirilen hava akımlı makineların kopyalanarak üretilmesi şeklinde olmaktadır. Özellikle imalatının kolay ve maliyetinin düşük olması nedeniyle bu pülverizatörlerde hava akımı sağlayan fan mekanik olarak tahrik edilmektedir. Hareketin fana sabit ya da teleskobik şaftla iletilmesi nedeniyle fanın bitki boyuna göre (mısır bitkisinde olduğu gibi) ayarlanması güçleşmektedir. Ancak fanın hidrolik sistemle tahrik edilmesi bu önemli sorunu gidermekte ve daha yüksek hava hızına ulaşmayı sağlamaktadır. Bu çalışma TÜBİTAK- TOVAG 108O094 nolu proje çerçevesinde imal edilmiş fanı hidrolik olarak işletilebilen bir prototip pülverizatör ile fanı mekanik olarak işleten aynı özellikteki bir pülverizatörün teknik özellikleri ve bazı işletme kolaylıkları ve emniyet güvenilirliği açısından karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Hava akımı, tarla pülverizatörü Comparation of Same Tecnical Properties of a Mechanical and Hydraulic Driven Blower on an Air Assisted Field Sprayer Abstract: In recent years, there has been an increas in manifucturing of air assisted field sprayer as an alternative of classical field sprayers in Turkey. However, this sprayers are generally copied from air assisted sprayer exported. The mechanical driven blowers used on these sprayers especially are easier manifacture and low cost than the exported blower. Thus to adjust the blower according to plant height is difficult due to the transfer of the movement with constant or telescopic shaft. Hydraulic driven blower solves this important problem, increases the air assisted velocity, and operates the sprayer at different air velocities. In this study, some technical properties of a mechanical driven and hyraulic driven blower compared in term of power requirement, air velocity, safety of systems and so on. The hyraulic driven blower has been manifuctured for on going Project (TÜBİTAK-TOVAG 108O094) and the mechanical driven fan has been designed by a domestic sprayer manifacturer. Keywords: Air assisted, field sprayer GİRİŞ Bitkisel üretimde ürünün arttırılmasına yönelik yapılan uygulamalardan birisi de ortaya çıkan zararlı ve hastalıklarla mücadele etmektir. Bu amaç için kullanılan ilacın hedefe iletilmesinde, değişik tip memeler ve püskürtme yöntemleri kullanılmaktadır. Günümüzde ilacın hedefe püskürtülmesi, püskürtülen damlanın hedefe taşınması ve hedef yüzey üzerinde ilacın tutunması gibi konularda yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Özellikle çevre korumanın artan önemi karşısında, ilaç sürüklenmesinin azaltılması ve ilacın direk hedef üzerine çöktürülerek daha düşük uygulama hacmi ile aynı etkinliğin sağlanabilmesi önem kazanmıştır (Gajtkowski, 2006). Son yıllarda klasik tip tarla pülverizatörleriyle ilaç uygulamada etkinliğini artırmak için hava akımından yararlanılmaktadır. Bu tip pülverizatörler ile hidrolik memelerde üretilen damlalar hava akımı ile hedef üzerine taşınmaktadır. Böylece klasik pülverizatörlere göre yüksek ilaç penetrasyonu, küçük damlalarla ilaçlama olanağı ve yaprak alt yüzeylerinde yüksek kaplama oranları sağlanabilmektedir (Bayat ve ark.1996). Dursun (1996), farklı ilaç uygulama yöntemlerinin damla sıklığına ve damla kayıplarına etkilerini belirlemek amacıyla yaptığı çalışmada, klasik uygulamaya göre yardımcı hava akımlı uygulamanın hedef yüzeylerde damla sıklığını %2.6-30.7 arasında arttırdığını bildirmiştir. İyi tasarlanmış bir hava akımı ünitesi ile (yeterli düzeyde hava hızı ve çubuk boyunca hava dağılımı), hava akımsız uygulamalara göre hedef yüzeyler üzerinde daha fazla ilaç tutunduğu çoğu araştırıcılar tarafından bilinmektedir (Panneton ve ark. 2000, Gajtkowski, 2002). Bazı araştırmacılar, yardımcı 253
hava akımlı ilaç uygulamada hava akımının damla hızını ve ilaç penatrasyonunu arttırdığı ve böylece klasik uygulamalara göre özellikle bitki alt bölgelerine daha fazla ilaç ulaştığını ve sürüklenmenin azaldığının belirtmişlerdir (Panneton ve ark. 2000; Sumner ve Herzog, 2000). Hava akımlı damla taşımada veya damla oluşturmada kullanılan fanın sağladığı hava akımı yönü ve şiddetinin damla taşınması ve damlaların hedef yüzeyine çökelmesi üzerinde önemli etkileri vardır. Hedef yüzey üzerinde yüksek ilaç kaplama değerleri oluşturmak için damla çaplarının oldukça küçük olması istenir. Ancak küçük çaplı damlalar daha fazla sürüklenme ve buharlaşma etkisi göstermektedir. Bu durumda, memelerde üretilecek olan küçük çaplı damlaların kısa sürede hedef üzerine çöktürülmesinde kullanılacak en etkili yol yardımcı hava akımlı uygulamalardır. Çizelge 1 de farklı damlaların hava akımlı ve hava akımsız uygulamalardaki hızları verilmiştir (Zeren ve Bayat 1999). Çizelge 1 de görüldüğü üzere, hava akımlı uygulamalarda damlaların taşınma hızı hava akımsız uygulamaya göre daha yüksek olmaktadır. Özellikle 100 m gibi sürüklenmeye eğilimli damlaların hava akımı ile taşınması önemli ölçüde damla sürüklenmesini azaltacaktır. Ülkemizdeki üreticilerin yardımcı hava akımlı pülverizatörleri daha çok meyve bahçelerinde düşük hacimlerde ilaç uygulamak için kullanılmasına karşın, son yıllarda hava akımlı tarla pülverizatörleri de geliştirilmiştir. Özellikle Tarım ve Köyişleri Bakanlığının havadan ilaç uygulamasını kaldırmasının ardından mısır gibi yüksek boylu bitkilerde yüksek çatılı ve yardımcı hava akımı ile yapılan ilaç uygulamaları önem kazanmıştır. Son yıllarda imalatçılar tarafından, yüksek çatılı ve yardımcı hava akımlı tarla pülverizatörlerinin üretimleri artmıştır. Ancak imalatçılar tarafından satışa sunulan bu pülverizatörlerin çoğunda hava akımı sağlayan fana hareket mekanik olarak verilmekte ve 14-17 m/s hava hızlarına ulaşabilmektedir. Ancak yurt dışında yapılmış olan imalatlar da ise, daha yüksek ve kontrollü hava hızı oluşturmak için hidrolik olarak işletilen sistemler kullanılmaktadır. Bu araştırma kapsamında, tarla pülverizatörlerinde hidrolik ve makanik olarak işletilen yardımcı hava akımlı tarla pülverizatörlerinin teknik özellikler yönünden karşılaştırılmasına çalışılmıştır. Çizelge 1. Hava akımlı ve hava akımsız uygulamalarda damla hızları Damla Büyüklüğü ( m) Hava Akımsız Uygulama (m/s) Hava Akımlı Uygulama (m/s) 100 1,6 4,3 200 2,4 6,2 300 5,7 9,7 400 7,9 11,3 500 11,7 12,8 MATERYAL VE YÖNTEM Fanı Mekanik Olarak İşletilebilen Yardımcı Hava Akımlı Tarla Pülverizatörleri Yerli imalatçılar tarafından üretilmekte olan yardımcı hava akımlı tarla pülverizatörlerinde hava akımının oluşturulması için kullanılan fanın harekete geçmesi için mekanik bir sistem kullanılmaktadır. Bu sistemde, pompa ve dişli kutusu aynı kutu üzerine takılmaktadır (Şekil 1). Kutuya bağlı olan dişli kutusu kuyruk milinden alınan hareketi 90 derece çevirerek, hava akımı oluşturacak olan fanın harekete geçmesini sağlamaktadır. Kuyruk milinden alınan hareket, 90 derece yön değiştirerek 1/4.45 transmisyon oranında aktarılmaktadır (Anonim, 1992). Mekanik sistemde, fanı işletmek için, gerekli olan gücün hesaplanmasında 1 nolu eşitlikte verilen formül kullanılabilir (Zeren ve Bayat 1999). Buna göre; M.n N (1) 9550 Burada, N: Güç (kw), M: Kavramanın iletebileceği Moment (Nm), n: Devir Sayısı (min-1). Şekil 1. Mekanik Sistemde Kullanılan Dişli Kutusu 254
Fanı Hidrolik Olarak İşletilebilen Yardımcı Hava Akımlı Tarla Pülverizatörleri Yardımcı hava akımına hareket sağlayan ünitenin hidrolik olarak işletildiği bir prototip tarla pülverizatörü imal edilmiştir. Bu prototip pülverizatörün, çatısı 3 metreye kadar yükselmekte ve püskürtme çubuğu kolları her bir yöne 5 metre açılmaktadır. Çatısı yükselebilen tarla pülverizatörü üzerine hava akımı oluşturmak amacıyla, püskürtme çubuğu ile birlikte yükselebilen, 80 cm çaplı ve fan kapasitesi (>30.000 m 3 h -1 ) olan aksiyal bir fan (4) bulunmaktadır. Traktör hidrolik sisteminde bulunan hidrolik yağ kapasitesi bu aksiyal fanı işletebilecek debiye sahip olmadığından fan üzerine monte edilmiş olan hidrolik motor ayrı bir yağ tankından beslenmektedir. İmal edilen prototip pülverizatörün, ilaç deposunun altına 30 litre depo kapasiteli, bir hidrolik yağ tankı (8) ilave edilmiştir. Hidrolik yağ tankındaki yağ, 90 l/min debisi olan eğik eksenli bir hidrolik pompa (6) ile basınçlandırılarak öncelikle bir akış bölücüye, oradan da hidrolik motora (4) gelmektedir. Hidrolik motoru işleten ve dolayısıyla ısınan yağın tekrar soğutulması için bu yağ, makinanın üzerine yerleştirilmiş 400 bar basınç ve 100 l/min debiye sahip hidrolik radyatöre (5) yönlendirilmektedir. Hidrolik pompanın (6) basma hattı üzerine yerleştirilen akış bölücü sayesinde yağ basıncı 4 ayarlanmakta ve basınç değeri sistemde bulunan manometreden okunabilmektedir. Pülverizatör ana şasesine bağlı olarak imal edilmiş olan bir kızak sistemi üzerinden fan ve püskürtme çubuğu çatısı teleskobik bir piston (7) sayesinde aşağı-yukarı hareket ettirilmektedir. Fanın işletilmesi sürücü kontrolünde bir elektronik sistemle sağlanmaktadır. Fanın sağladığı hava akımı, bir hava yönlendirici ünite (10) ile pülverizatörün püskürtme çubuğu üzerinde dağıtılmıştır. Hava yönlendirici ünite üzerinde sağlısollu bulunan iki adet dairesel çıkıştan (Ø 42 cm) püskürtme çubuğu üzerine yerleştirilmiş hava ceketlerine hava iletilmiştir. Hava ceketi PVC malzemeden imal edilmiş olup, hava ceketinin alt kısmında 10 cm ara ile 4 cm çapındaki hava çıkış açıklıklarından hava çıkışı sağlanmaktadır. Hava yönlendirme ünitesi çıkışında Ø 42 cm olan hava ceketi çapı, püskürtme çubuğu bitiminde 25 cm ye düşürülmüştür. Böylece çubuk boyunca üniform bir hava dağılımı sağlanmaya çalışılmıştır. Mekanik sistemle (teleskobik şaft) fanı değişken yüksekliklerde işletmenin zorluğu nedeniyle, imalatı yapılan pülverizatörün fanı hidrolik motorla işletilmiştir. Böylece fanın istenilen yükseklikte ve daha güvenli olarak işletilmesi sağlanmıştır. 2 10 11 6 5 7 1 3 8 9 Şekil 1. Çatısı Yükselebilen ve Hidrolik Olarak İşletilebilen Yardımcı Hava Akımlı Tarla Pülverizatörü 1- Pülverizatör Deposu, 7- Teleskobik Piston 2- Hava Ceketi 8- Yağ Tankı 3- Püskürtme Borusu ve Memeleri 9- Pülverizatör Çatısı 4- Fan ve Hidrolik Motoru 10- Hava Yönlendirici Ünite 5- Hidrolik Radyatör 11- Hidrolik Yağ Hortumları 6- Pompa 255
Hidrolik pompalar, kendilerini tahrik eden motor tarafından iletilen enerjiyi hidrolik çalışma enerjisine dönüştürebilmektedirler. İmal edilen bu pülverizatörde traktör kuyruk milinden alınan hareket, hidrolik sistemde yardımcı hava akımı oluşturmak için kullanmaktadır. Bu sistemin işletilebilmesi için gerekli güç ihtiyacının hesaplanabileceği formül Eşitlik 2 de verilmiştir (Anonim, 1982). P. Q N (2) 600. N: Gerekli Güç (BG), P: Basınç (bar), Q: Debi (l/min), g : Genel verim (% 85). g Hidrolik olarak işletilebilen bu fanı döndürmek için kullanılan hidromotorun, dakikada elde ettiği devir sayısı ve Döndürme Momentinin hesaplanmasında ise, Eşitlik 3 ve Eşitlik 4 te verilen formüllerden (Anonim 1982) yararlanılmıştır. Buna göre; devir sayısının (n) hesaplanmasında, n Q..1000 v (3) V g n: Devir sayısı (min -1 ), Q: Debi (l/min), v : Hacimsel verim (% 95), Vg : Anma ölçüsü (cm 3 ). Döndürme Momenti (Md) hesaplamasında ise; M d 1,59. Vg. Ap hm (4) 1000 Md: Döndürme momenti (Nm), Vg : Anma ölçüsü (cm 3 ), Ap: Çalışma basıncı (Bar), hm : Hidrolik verim (% 90). İncelenen Diğer Teknik Özellikler Hava akımı oluşturmak amacıyla kullanılan hidrolik ve mekanik sistemler, teknik özelliklerinin dışında güvenlik risk faktörleri, imalat maliyetleri ve bakım onarım maliyetleri ve operatörün özellikleri bakımından da incelenmiştir. Bu incelemeler, Türk Standartları Enstitüsünün TS EN 907 Tarım ve Ormancılık makineları pülverizatörler ve sıvı gübre dağıtıcıları güvenliği ile ve TS EN 1050 makinelerde güvenlik risk değerlendirmesi prensiplerine göre yapılmıştır. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA Yardımcı hava akımı ünitelerinde hava akımının oluşturulabilmesi için fanın hareketini sağlayan mekanik ve hidrolik sistemlere ait özellikler Çizelge 2 de verilmiştir. Buna göre, mekanik ve hidrolik olarak fanın hareketinin sağlandığı yardımcı hava akımlı tarla pülverizatörleri birbirine çok yakın miktarda güç gereksinimi oluşturmaktadır. Her iki sistemin kullandıkları güç bakımından aralarında büyük fark olmamasına rağmen hidrolik sistemde oluşturulan hava hızı mekanik sisteme göre oldukça fazladır. Yardımcı hava akımı uygulamalarında ilaçlamanın yeterli etkinliği sağlayabilmesi için hava ceketlerinden elde edilecek olan damla taşıyıcı hava hızı oldukça önemlidir. Reatano (2005), yapmış olduğu bir çalışmada, hava akımlı uygulamalarda yeterli etkinliğin sağlanabilmesi için damla taşıyıcı hava hızının >30 m/s olması gerektiğini belirtmiştir. Çizelge 2 incelendiğinde fanın hareketinin hidrolik olarak oluşturulduğu sistemde, damla taşıyıcı hava hızı istenilen düzeyde hava hızını sağlayabildiği görülmektedir. Ancak fanın hareketini mekanik olarak oluşturan sitemde, yapılan ölçümler sonucunda elde edilen hava hızının 14-17 m/s hava hızı elde edildiği (Anonim, 2006) bu hava hızının ise daha düşük etkiye sahip bir ilaçlama yapacağı görülmektedir. Her iki sistem güvenlik riskleri bakımından incelendiğinde, sistemler arasında önemli fark bulunmaktadır. Bu farklılığın oluşturan en önemli etken hidrolik sistemin, fanı harekete geçirmesi için kullanılan hidrolik akışkanın yüksek basınçta ve kapalı bir devrede fanı harekete geçirmesidir. Bu durum mekanik sistemde, açıkta ve herhangi bir koruma kullanılmayan yüksek dönü hızıyla dönen bir şaftın hareketi ile sağlanmaktadır. Bu da TS EN 1050 standartları bakımından zararın meydana gelmesine sebep olabilecek bir durumu olarak bildirilmektedir. Hava akımlı sistemlerde gerekli olan hava hızı (>30 m/s) hidrolik sistem ile sağlanabilmekteancak bu sistemde yüksek hava hızı elde etmek amacıyla kullanılan ekipmanların bir kısmı yurt dışından ithal edilmekte ve dolayısıyla birim satın alma bedeli, mekanik sisteme göre daha yüksek olmaktadır. Ülkemizde yerli imalat firmaları son yıllarda klasik tip tarla pülverizatörleriyle ilaç uygulamada ilaçlama etkinliğini artırmak için üretmekte oldukları hava akımlı pülverizatörleri, kopyalama metodu ile üretilmekte ve bilimsel bir ön çalışma olmadan piyasaya sürmektedir. Dolayısıyla hava akımı ünitesi, pülverizatörün sadece satışta imalatçının ürününü kolay satabilmesinin ötesinde bir yararı olmamaktadır. Bu amaçla satışa 256
Çizelge 2. Hidrolik ve Mekanik Hava Akımlı Sistemlerin Özellikleri Özellikler Hidrolik Sistem Mekanik Sistem* Güç Gereksinimi 34,1 kw 30,1 kw Elde Edilen hava hızı >30 m/s 14-17 m/s Güvenlik Riski Düşük Yüksek Satın Alma Bedeli (2008 yılı fiyatları) Yüksek (28.000 TL/10 m) Düşük (12.000 TL/18 m) Bakım Onarım Maliyeti Yüksek Düşük Operatörün Bilgi ve Beceri Gereksinimi Yüksek Orta *Yerli yapım pülverizatörlerden elde edilen veriler (Anonim 2006) sunulan hava akımlı tarla pülverizatörlerinin kaliteli ve faydalı bir ilaçlama sağlayabilmesi için hidrolik olarak işletilebilen tarla pülverizatörlerinin üretimi sağlanmalıdır. Ancak hidrolik olarak işletilen hava akımlı tarla pülverizatörleri imalat maliyetleri bakımından mekanik sistemlere göre daha fazladır. LİTERATÜR LİSTESİ Akesson, N.B.,W.E., Yates. 1979. Pesticide application equipment and techniques. FAO Agricultural Services Bulletin 38. Anonim, 1982. Hidrolik Akışkan Gücü Mert Teknik Malzeme Yayınları İstanbul. Anonim, 1992. Mını Sleeve Boom. Operator Manuel, Degınıa Sprayer Anonim, 2006. Satanoğlu İlaçlama Makinaları; Özalsan Pülverizatör İmalat. Satış kataloğu. Bayat, A., Üremiş,İ., Ulubilir, A., Yarpuz, N. 1996. 2000 li Yıllara Girerken Pestisit Uygulama Yöntemlerindeki Gelişmeler. II. Ulusal Zirai Mücadele İlaçları Simpozyomu. 18-20 Kasım. ANKARA. Dursun, 1996. Farklı İlaç Uygulama Yöntemlerinin Damla Sıklığına Etkilerinin Belirlenmesi. 6. Uluslar arası Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Kongresi Bildiri Kitabı, Ankara, 380-389. Gjtkowski, A., 2002. The Spray Coverage Of Wheat With An Air Assisted Sprayer And Air İnduction Nozzles Id. Journal article Accession Number: 20033034550 Journal of Plant Protection Research 42 (2) : 173-180. Ülkemizde tarımsal üretim yapan işletmelerin küçük işletmeler olması ve bu tip makineların satın alma bedellerinin yüksek olması dolayısıyla, tıpkı hasat döneminde biçerdöverlerde olduğu gibi üreticilerin bu pülverizatörleri müteahit firmalardan kiralama yöntemi ile kullanımını sağlayacak bir sistemin oluşturulması hem üretici hem de imalatçı açısından faydalı olacaktır. Gjtkowskı, A., Kustosık, P.M., Bdega, W. 2006. Quality Evaluation of Working With Drift Guard Nozzle and Air Induction Nozzles In Maize Spraying. Journal of Plant Protection Reserach Vol. 46, No.4 2006. Panneton, B., Phılıon, Theriault, H., Khelıfı, M. 2000. Spray Chamber Evaluation of Air-assisted Spraying on Brocoli. Published in Crop Sci.: 40: 444-448. Sumner H.R., Herzog, A.G., 2000. Assessing the Effectiveness of Air assisted and Hydraulic Sprayers in Cotton Via Leaf Bioassay Raetano, G.C., 2005. Air Assistance ın Sleeve Boom Sprayers. Quality In Application Technology.Phyto- Sanitary Protestion p.8-20. Zeren Y., Bayat, A. 1999. Tarımsal Savaş Mekanizasyonu. Çukurova Üniversitesi Ders Kitapları Genel Yayın No: 108 ADANA 257