Alla base del funzionamento dei sistemi di bloccaggio idraulico troviamo la "Legge di Pascal" (dal nome del suo scopritore, il francese Blaise Pascal), secondo la quale se si applica una pressione a un fluido statico completamente chiuso, tale pressione viene trasmessa in egual misura in tutte le direzioni:

Questo principio viene utilizzato per trasmettere la forza in punti remoti, tramite tubi, tubazioni flessibili o canali forati in piastre o altre strutture. Quando la pressione idraulica agisce sull'area del pistone di una staffa qualsiasi, genera una forza esterna in base alla relazione fisica F = p x A. In termini di grandezze fisiche, una forza in Newton [N] viene ricavata moltiplicando una pressione in Pascal [Pa] per un’area in metri quadri [m2]. Dato che spesso le pressioni vengono misurate in [bar] e le aree in centimetri o millimetri quadri, per una fruizione più snella si possono usare le seguenti relazioni per ottenere la forza in Newton:

\(F [N] = p [bar] * A [cm^2] * 10\)

oppure:

\(F [N] = p [bar] * A [mm^2] / 10\)

 

Stesso discorso per ottenere un risultato di forza in kg-forza:

\(F [kgf] = p [bar] * A [cm^2]\)

oppure:

\(F [kgf] = p [bar] * A [mm^2] / 100\)

 

Il serraggio tramite l'idraulica provoca alcuni effetti particolari che non si verificano con i morsetti manuali. Uno di questi è lo spostamento del fluido tra morsetti contrapposti di uguale alesaggio, quindi capaci di esercitare la stessa forza. Nell'esempio sottostante i due morsetti contrapposti permettono al pezzo da lavorare di “fluttuare” tra di essi. Spingendo su un pistone non si incontra alcuna resistenza perché il fluido si sposta semplicemente verso il morsetto opposto. Quale dei cilindri venga raggiunto e spostato prima dall’olio dipende da numerosi fattori, quali la lunghezza dei tubi, la loro sezione, la loro curvatura. Di conseguenza il pezzo, disponendo unicamente del suo peso (e relativo attrito col piano) come unico generatore di forza antagonista, potrà essere spostato dal primo dei due cilindri in arrivo, perdendo quindi la posizione di lavoro. Per limitare questo fenomeno è consigliabile inserire nel circuito valvole idrauliche apposite, in particolare delle valvole di non ritorno pilotate, in modo che quando i due cilindri entrino in contatto con il pezzo non possano recedere l’uno sotto il carico dell’altro, ma unicamente muoversi in avanti fino a toccare il pezzo, con conseguente crescita della pressione interna per assicurare un corretto serraggio.

 

Un altro effetto degno di nota è la variazione della pressione dovuta alla temperatura quando l’olio si trovi confinato in un volume chiuso. In linea generale, a volume costante la pressione varia di circa 10 bar per ogni grado Celsius di aumento di temperatura! Per evitare che eventuali sbalzi di temperatura comportino aumenti indesiderati (e in casi estremi pericolosi) di pressione, è sempre bene prevedere una valvola limitatrice di pressione, che possa scaricare a serbatoio l’olio in eccesso e riportare la situazione alla normalità.