metálicas pareadas de alma llena. Sobre éstas, descansaban unas traviesas metálicas y sobre ellas durmientes de maderas y los propios carriles férreos.
Los puentes proyectados a lo largo del recorrido eran diversos, variando sus longitudes desde los doce metros hasta los sesenta metros.
En este trabajo nos centraremos en los siguientes puentes:
1. Puente sobre el Arroyo de la Majada 2. Puente sobre el Arroyo del Medio Millar 3. Puente sobre el Arroyo de la Sausita 4. Puente sobre el Arroyo del Meca 5. Puente sobre el Arroyo del Multa 6. Puente sobre el Arroyo de San Bartolomé 7. Muelle embarcadero sobre el Odiel.
Todos los puentes, al igual que el resto del trazado, presenta un ancho de vía elegido de 1.22 m., equivalente a 4 pies ingleses, existente tan solo en el ferrocarril de las Canteras de Padarn y en el Metro de Glasgow, en Escocia.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DE LA MAJADA Término municipal de Alosno.
Kilómetro 6,13 del recorrido férreo.
Elevación: 6,30m.
FIGURA 2. Plano del Puente sobre el Arroyo de la Majada. Archivo empresa Nueva Tharsis S.A.L.
Es de un único tramo de 7,62m de longitud. Se asienta sobre dos pilonas de mampostería de 221,88 m3. Estaba formada por celosías enrejilladas, que fueron sustituidas en 1967, debida a su estado de oxidación por dos vigas metálicas en I longitudinales iguales. Presenta 8 unidades de vigas transversales.
Uniendo las vigas longitudinales y transversales existen 4 angulares.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DEL MEDIO MILLAR
Término municipal de Villanueva de las Cruces.
Kilómetro 11,96 del recorrido férreo.
Elevación: 4,50m.
Es de seis tramos de 7,62m de longitud cada uno, llegando a alcanzar una magnitud total de 45,72 m.
Estaba formada por celosías en “K” que se asentaban sobre dos pilonas de mampostería y cinco pilas metálicas arriostradas en aspa. En 1967, éstas fueron sustituidas por cinco pilas de hormigón, ya que las aguas ácidas procedentes de las minas habían dañado las pilas metálicas. Las celosías se sustituyeron por doce vigas armadas longitudinales iguales en I.
Presenta 48 unidades de vigas transversales, manteniéndose los estribos de mamposterías.
FIGURA 3. Imagen del Puente sobre el Arroyo del Medio Millar.
Autor. Antonio Madrona Mojarro.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DE LA SAUSITA Término municipal de San Bartolomé de la Torre.
Kilómetro 14,10 del recorrido férreo.
Elevación: 5,25m.
FIGURA 4. Plano del Puente sobre el Arroyo de la Sausita. Archivo empresa Nueva Tharsis S.A.L.
Es de un único tramo de 7,62m de longitud. Se asienta sobre dos pilonas de mampostería. Estaba formada por dos vigas metálicas en I, que fueron sustituidas en 1967 por dos vigas metálicas en T de alma llena. Presenta 8 unidades de vigas transversales.
Uniendo las vigas longitudinales y transversales existen 4 angulares.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DEL RÍO MECA Término municipal de San Bartolomé de la Torre.
Kilómetro 17,30 del recorrido férreo.
Elevación: 6,50m.
Era de un único tramo de 48 m de longitud. Se trataba de un puente tipo cajón en el que el ferrocarril circulaba por el interior del mismo. Se asentaba sobre
dos pilonas de mampostería. Las dos grandes vigas laterales de celosía medían 4,32 m. de altura y estaban formadas cada una de ellas por una celosía “espacial”
de 0,50 m. de anchura, con montantes formados por perfiles en L pareados dos a dos y roblonados a varias platabandas sucesivas; las diagonales estaban realizadas a base de platabandas de 20 x 2 cms. Por arriba se unían transversalmente las jácenas cada 3,5 m.
por medio de unos arcos de celosía metálica, arriostrados a su vez por cruces de San Andrés longitudinales (González Vílchez 1981). Como el resto de los puentes, sufrió una profunda modificación en 1967 por motivo de la oxidación a la que todas las estructuras se vieron afectadas. Se suprimió el cajón por completo, el vano del puente se acortó, dejándolo en dos tramos 24 metro de longitud, creando un apoyo intermedio a base de una gran pila de sillería.
FIGURA 5. Imagen del Puente sobre el Arroyo del Río Meca. Autor.
Antonio Madrona Mojarro.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DE LA MULTA Término municipal de San Bartolomé de la Torre.
Kilómetro 19,29 del recorrido férreo.
Elevación: 6,50m.
FIGURA 6. Imagen del Puente sobre el Arroyo de la Multa. Autor.
Antonio Madrona Mojarro.
Se desarrollaba dos tramos de 22 m de longitud cada uno, llegando a alcanzar una magnitud total de 44 m. Se asentaba sobre tres pilonas de mampostería sobre las que apoyaban celosías enrejilladas, que fueron sustituidas en 1967 por dos estribos de hormigón armado y se acortaron la longitud de los vanos con la colocación de cuatro pilares pareados de sección circular del material mencionado anteriormente.
Actualmente, las bases de las pilas presentan daños por efecto de AMD, con pérdida de masa de hormigón de forma puntual y fisuras de menor importancia.
PUENTE SOBRE EL ARROYO DE SAN BARTOLOMÉ
Término municipal de San Bartolomé de la Torre.
Kilómetro 20,44 del recorrido férreo.
Elevación: 8,15m.
Se asienta sobre dos pilonas de mampostería. Este puente tiene cuatro vigas armadas longitudinales iguales. Presenta 47 unidades de vigas transversales
FIGURA 7. Plano del Puente sobre el Arroyo de San Bartolomé.
Archivo empresa Nueva Tharsis S.A.L.
MUELLE EMBARCADERO SOBRE EL ODIEL Término municipal de Aljaraque.
Kilómetro 47 del recorrido férreo.
Elevación: 0,50m.
El muelle data del año 1871 y tiene una longitud aproximada de 873 metros, dividido en: manga de acceso de 414 m., zona de entrada de 185 m., la zona de oficina y puente de 9 m. y la cabeza del muelle de 143 m.
El sistema constructivo está basado en el concepto de ensamblaje. Se caracteriza por el uso de pilotes que empotran en el subsuelo y son continuados en altura por los pilares que sostienen el entramado horizontal;
el material elegido para estos elementos fue el hierro fundido por las buenas prestaciones que presenta ante esfuerzos de compresión. El entramado superior se compone de grandes vigas longitudinales sobre las que descansan las vigas transversales, y éstas son las que sustentan finalmente el piso de madera y la vía férrea;
por la resistencia que presenta el hierro forjado ante
esfuerzos de tracción y flexión fue el material elegido tanto para las vigas como para los elementos de arriostramiento.
nivel actual del terreno
4.570560variable
IPN-280
Ø110.12
Viga de celosia Piso de tablones de madera Vigas de madera Línea telefónica
Línea eléctrica
Pilotes intermedios con arriostramiento
Pilotes de fundición
3.050 Ø110.12
L 110.65.12
Reemplazados con angulares
FIGURA 8. Esquema de sistema constructivo de Muelle embarcadero sobre el Odiel.
Otra característica que presenta es que la plataforma de embarque está protegida por una estructura flexible de madera, independiente del pilotaje de hierro, para contrarrestar los esfuerzos horizontales provocados por los choques de los barcos al atracar de modo que no afecte al armazón metálico.
Actualmente presenta innumerables patologías y deterioros: corrosión por oxidación en los pilotes y en la estructura, en los que se aprecian pérdidas de sección con la consiguiente disminución de su resistencia; la abrasión de las zonas que están en contacto con el agua; pudrición y quemado del maderamen por efecto de un incendio. Se observan refuerzos tanto en los arriostramientos como en los cargaderos (Vorsevi, 2009).
CONCLUSIONES
De forma generalizada, podríamos señalar como causas de todos los daños encontrados tres aspectos fundamentales. El primero de ellos sería el propio envejecimiento de los materiales, ya sea en los materiales de agarre de las mamposterías, en el acero o hierro de fundición y en el hormigón de las pilas.
Como segundo aspecto de importancia es clara la corrosión que afecta a todos los materiales férreos que se encuentras en cada uno de los puentes, tanto en los
pilotes de fundición como en la estructura de los tableros.
Por último, hay que señalar el deterioro sufrido en los morteros y hormigones de los puentes por efecto de las aguas ácidas provenientes del drenaje de las minas.
Este fenómeno se genera cuando el material se encuentra expuesto a aguas que contienen iones sulfatos. Estos pueden penetrar el hormigón y/o morteros y reaccionar con sus componentes del cemento. (Aguirre y Mejía, 2013).
Los daños en el hormigón por reacciones con sulfatos surgen cuando sulfatos adicionales penetran en el hormigón o cuando hay adición posterior de sulfatos.
Este fenómeno ocurre de una manera heterogénea y muy posterior. Estas reacciones expansivas pueden producir también fisuración, desprendimientos del hormigón y pérdida de resistencia, puesto que ocurren cuando el hormigón ya está endurecido.
REFERENCIAS
Aguirre, A.M., Mejía, R. (2013): Durabilidad del hormigón armado expuesto a condiciones agresivas. Materiales de Construcción. Vol. 63, 309, 7-38. doi: 10.3989/mc.2013.00313.
Carvajal Quirós, J.M. (2004): La contribución del ferrocarril en el proyecto minero escocés. En Universidad de Huelva Y Diputación Provincial de Huelva (Eds.), Corrales, azufre, cobre y río.
Huelva: Univerisdad de Huelva.
González Vílchez, M. (2000): Otras Compañías Mineras. La Compañía de Tharsis. En Universidad de Sevilla Y Diputación Provincial de Huelva (Eds.), Historía de la Arquitectura Inglesa en Huelva. Sevilla: Univerisdad de Sevilla.
Romero Macías, E, Gómez Díaz, J.L., Dávila Martín, J.M., González Márquez, F.J. (2010): Los puentes del ferrocarril de Riotinto. XI Congreso Internacional Patrimonio Geológico y Minero.
Huelva.
Romero Macías, E.M, Manzano J.R. y Membrillo F.
(2006): El ferrocarril Tharsis-Río Odiel. En Universidad de Huelva Y Asociación de Amigos del Ferrocarril de la Cuenca Minera de Riotinto (Eds.), Los ferrocarriles en la provincia de Huelva.
Un recorrido por el pasado. Huelva: Universidad de Huelva.
Vorsevi S.A. (2009): Propuesta de Rehabilitación y Estudio Geotécnico.
Variaciones estacionales en la concentración de metales pesados en la materia en suspensión de un estuario afectado por A. M. D. (La Ría de Huelva)
Seasonal variations in the concentration of heavy metals in particulate matter of an estuary affected by A.M.D (La Ría de Huelva, SW Spain)
M.L. de la Torre1, J. Borrego1, B. Carro1, J.A. Grande, T. Valente1,2 y J. Loredo3
1 Centro de Investigación para la Ingeniería en Minería Sostenible - CIPIMS. Escuela Técnica Superior de Ingeniería. Universidad de Huelva. Ctra.
Palos de la Frontera. s/n. 21819- Palos de la Frontera. Huelva. España. Email: [email protected]
2 Instituto de Ciências da Terra (ICT), DCT (ECUM) Polo da Universidade do Minho, Universidade do Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga.
Portugal. Email: [email protected]
3Departamento de Explotación y Prospección de Minas. Escuela de Minas. Universidad de Oviedo. c/Independencia, 13. 33004 Oviedo. España.
Email: [email protected]
Resumen: Los ríos Tinto y Odiel confluyen en la costa del suroeste de la Península Ibérica, formando un sistema estuarino denominado Ría de Huelva, que es uno de los más contaminados en el uno por drenaje ácido de mina y aportes industriales. En este estudio se aplica análisis clúster a los resultados de los parámetros hidrogeoquímicos analizados en muestras de materia en suspensión tomadas en distintos puntos del estuario. De esta forma, se obtiene que las diferentes zonas de comportamiento definidas en función de la época del año, surgen como principal consecuencia de la estacionalidad del flujo, especialmente del río Tinto: en épocas de baja cantidad de lluvia como es el verano, este río, presenta un caudal muy bajo, con lo que la influencia mareal se desplaza aguas arriba provocando el ascenso de la zona de mezcla hacia el interior, y sin embargo en época lluviosa se traduce en un desplazamiento aguas abajo de la zona de mezcla con marcado carácter fluvial. En el caso de la materia en suspensión se debe de tener en cuenta un factor hidrodinámico debido a las corrientes de marea y que afecta a la pluma de turbidez.
Palabras clave: Sistema Estuarino, Drenaje Ácido de Mina, Zonación Hidroquímica, Materia Particulada , Ríos Tinto y Odiel, Análisis Cluster,
Abstract: The Rivers Tinto and Odiel converge on the southwestern coast of the Iberian Peninsula, forming an estuarine system called Ria de Huelva, which is considered one of the most polluted ones in the world as a result of the contributions of contamination by acid mine drainage from both rivers, and other industries in this system. In this study we apply cluster analysis to the hydrogeochemical parameters’ results analyzed in particulate matter samples taken at different points of the estuary, and it is also compared with a previous study by these authors, referred exclusively to the dissolved matter. Thus, we find that the different areas of behavior defined depending on the time of the year, arise as a result of the main flow’s seasonality, especially from the River Tinto: In times of low amounts of rainfall, as it is in summer, this river has very low flow, whereby the tidal influence moves upstream causing the rise of the mixing zone towards the interior. However, the rainy season results in a displacement downstream of the mixing zone with marked fluvial character. In the case of particulate matter, a hydrodynamic factor has to be considered due to tidal currents which affect the turbidity plume.
Key words: Estuarine System, Acid Mine Drainage, Hydrochemical Zonation, Particulate Matter, Tinto and Odiel rivers, Cluster Analysis.
INTRODUCCIÓN
Los ríos Tinto y Odiel confluyen en la costa del suroeste de la Península Ibérica formando un sistema estuarino denominado Ría de Huelva y compartiendo un acceso principal conocido como Canal del Padre Santo (FIGURA 1) (Borrego et al., 2002). Este estuario está afectado por un régimen mesomareal semidiurno, con un rango de marea medio de 2,69 a 3,06 m durante las mareas vivas y un rango de 1,70 m durante las mareas muertas (Borrego et al., 2012)
El río Tinto nace en Peña del Hierro y fluye durante 100 km hasta su desembocadura, recogiendo las aguas de una cuenca de 720 km2. El río Odiel nace en la Sierra de Aracena y tiene una longitud de 140 km, extendiéndose su cuenca vertiente a 2.300 km2. Ambos ríos tienen una naturaleza torrencial, encontrándose localizados en una zona climática de precipitaciones muy irregulares (Grande el at., 2013). Es de gran importancia destacar que estos ríos sufren una elevada contaminación por drenaje ácido de mina (AMD), ya que sus aguas discurren a través de la Faja Pirítica Ibérica que, con una longitud de 230 km y una anchura
media de 50 km conforma uno de los depósitos de sulfuros más grande del mundo (Leistel et al., 1998 in Grande et al., 2013), lo que ha conducido a una intensa actividad minera durante más de 2000 años que ha dejado 89 explotaciones mineras de sulfuros, inventariadas por Grande et al en 2014, con una ausencia casi total de medidas correctoras.
El aporte ácido de los ríos Tinto y Odiel, junto con la contaminación aportada por diversas industrias que se encuentran situadas en el sistema estuarino, hacen que este estuario presente unas características hidrogeoquímicas sin parangón mundial, siendo considerado como uno de los estuarios más contaminados de Europa (Grande et al., 2000).
En 2013, Grande et al., describen la evolución espacial de los parámetros hidrogeoquímicos que caracterizan el agua de este estuario, dividiéndolo en tres zonas que evolucionan de diferente forma en función de las variaciones estacionales. En el presente artículo se pretende comparar los resultados obtenidos en el referido estudio, focalizado en el agua, con los resultados obtenidos del análisis de la materia en suspensión del mismo muestreo, al que se han añadido muestras del Canal de Punta Umbría
MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizaron 4 campañas de muestreo de agua durante 2008, cada una en una estación del año, estableciéndose para ello 13 puntos de muestreo distribuidos de la siguiente forma (FIGURA 1): 3 en el Canal del Padre Santo (C1, C2, C3), 4 en la zona de mezcla del río Odiel (O1, O2, O3, O4), 3 en la zona de mezcla del río Tinto (T1, T2, T3) y otras 3 en el Canal de Punta Umbría (P1, P2, P3).
El pH y la conductividad eléctrica se midieron en in situ, recogiéndose el agua en botes de 500 ml y filtrándose con filtros de 0,45 µm de Teflón Millipore y llevándolo al laboratorio para el análisis de la materia en suspensión. Se analizó Cl mediante cromatografía iónica. Los metales se midieron mediante ICP Masa, en los Servicios Centrales de la Universidad de Huelva siguiendo los protocolos establecidos.
A los datos resultantes del análisis de la materia en suspensión, se le aplicaron técnicas de estadística clásica mediante el software Statgraphics Centurion XV.II y en concreto análisis cluster, mediante el que se establecen grupos homogéneos de las muestras basados en su composición geoquímica (nivel de proximidad de Pearson), de forma que los puntos de observación se van agrupando en racimos tanto más cercanos entre sí cuanto mayor es su coeficiente de correlación, estimado en base a las variables consideradas (Bisquerra, 1989)
FIGURA 1. Mapa de situación de los puntos de muestreo.
RESULTADOS
Con el fin de enmarcar las características físicoquímicas del sistema, en una primera aproximación, se obtuvieron los valores medios de pH en cada una de las zonas de muestreo, resultando valores medios distantes entre sí: en el canal del Padre Santo, el pH medio a lo largo del año es de 7,65; en la zona del mezcla del río Odiel 5,57; en la del río Tinto 5,76 y en el Canal de Punta Umbría 7,54. En el interior del estuario, en las zonas de mezcla de los ríos Tinto y Odiel hay que tener en cuenta la gran diferencia de pH entre el primer punto de muestreo (por ejemplo, pH mínimo de 2,66 en Odiel O4) y el último, ya con más influencia mareal, con un pH máximo de 8,09 en Odiel (O1).
En la FIGURA 2 se muestran los dendrogramas de puntos de muestreo obtenidos para cada una de las estaciones del año, observándose diferencias de agrupamiento.
Así, en la FIGURA 2a se muestra el cluster correspondiente al muestreo de verano, encontrándose 2 grupos claramente diferenciados, por una parte un grupo que incluye las muestras más externas del Canal del Padre Santo (C1 y C2), junto con todas las muestras del estuario del río Tinto, y por otra parte otro grupo que engloba el resto de muestras.
En la FIGURA 2b se muestran las agrupaciones obtenidas en otoño. En este caso, las distribuciones son
muy diferentes a lo observado en verano. Hay un primer grupo, claramente diferenciado, que a su vez se subdivide en otros dos: por una parte un subgrupo en el que se encuentran las muestras del Canal de Punta Umbría (P1, P2, P3) y las más externas del Canal del Padre Santo (C1, C2), y otro subgrupo en el que se encuentran C3, O1, T1 y T2. En el segundo grupo se incluye O2, O3 y O4 junto con T3 (la primera muestra recogida en Tinto cercana a medio generador).
En la FIGURA 2c se pueden observar las agrupaciones encontradas en invierno, siendo similares a las descritas en otoño, con la diferencia de que O2 cambia del segundo al primer grupo.
En la FIGURA 2d, se encuentran representadas las agrupaciones de los puntos de muestreo en primavera.
En este caso se muestra un primer grupo en el que se encuentran las muestras del Canal del Padre Santo, las del canal de Punta umbría y las más bajas de las zonas de mezcla de los ríos Tinto y Odiel (O1 y T1). Por otra parte hay un segundo grupo en el que se encuentran el resto de las muestras de Tinto y Odiel.
DISCUSION
Los estuarios, por definición, son sistema acuáticos de interacción fluviomarina. Por lo tanto, las características del agua, la materia en suspensión y el sedimento están fuertemente controladas por la naturaleza de los aportes fluviales, las contribuciones marinas y los procesos de mezcla de agua que se producen en su interior (Borrego et al., 2013).
Las diferentes agrupaciones encontradas en los distintos dendrogramas en función de la época del año, surgen como principal consecuencia de la estacionalidad del flujo, especialmente del río Tinto.
En épocas de baja cantidad de lluvia como es el verano, este río, presenta un caudal muy bajo, con lo que la influencia mareal se desplaza aguas arriba provocando el ascenso de la zona de mezcla hacia el interior y sin embargo en época lluviosa se traduce en un desplazamiento aguas abajo de la zona de mezcla, con marcado carácter fluvial (Grande et al., 2013). Esto queda constatado en los resultados obtenidos en cada uno de los dendrogramas.
En verano se agrupan las muestras C1 y C2 con características típicamente marinas y sin embargo C3 se agrupa con las muestras del estuario del río Odiel ya que este punto del Canal del Padre Santo se ve afectado por las descargas de este río.
En otoño, por una parte se encuentran las muestras más bajas del Canal del padre Santo junto a las de Punta Umbría, ya que son las que tienen contenidos de agua marina sin estar afectados por influencia fluvial.
Por otra parte se encuentran las muestras afectadas por el proceso de sal inducida (los puntos de muestreo más bajos de Tinto y Odiel y el más alto del Canal del
Padre santo). En otro grupo se encuentran las muestras afectadas por los procesos de pH inducido, es decir, las de los puntos de muestreo de los ríos hasta las que no llega la influencia mareal.
FIGURA 2. Dendrogramas de puntos de muestreo obtenidos para cada una de las estaciones del año.
Los tres sectores definidos anteriormente se desplazan a lo largo del año hidrológico como consecuencia de las variaciones de quimismo estacionales inducidas por la existencia o no de lluvias, de forma que la zona de influencia mareal se mueve aguas arriba en las épocas de menores precipitaciones, provocando con ello el empuje hacia el norte de la zona de mezcla En invierno el dendrograma es muy similar al de otoño, al ser el volumen de descargas fluviales muy similares. La muestra O2 cambia de grupo ya que en esta estación se encuentran más estrechamente vinculados los puntos con influencia de los proceso de