La metalurgia prehidráulica del hierro en Bizkaia (los alrededores del pantano de Oiola (Trapagarán, Bizkaia) (II)

3.- Inquietudes de todo arqueometalurgista

Son muchas las interrogantes que plantea este antiguo sistema de producción. Por una parte, los relativos a los lugares de producción y las técnicas empleadas: ¿Cuáles eran los factores de su localización geográfica? ¿Cómo era el proceso de fundición del mineral? ¿Qué organización espacial de los lugares de trabajo suponía? ¿Cómo era la estructura física de los hornos?, etc.

Están por otra parte, las cuestiones relativas a la organización social ligada a la metalurgia. Pero, a pesar de que su respuesta es uno de los objetivos últimos de nuestras investigaciones, el estado actual de las mismas no nos permite más que dejarlas planteadas; en espera de que las evidencias materiales nos den ciertas pistas en este sentido: ¿Quiénes eran los que lo producían? (gentes foráneas o indígenas, mano de obra especializada o no) ¿Cuál era la forma de propiedad y control de los recursos? (comunal o privada, controlada por los jefes de los linajes o por agentes externos a la propia comunidad) ¿Pudo la actividad ferrona ser un elemento de ruptura de la estructura social precedente? (por ejemplo, produciendo una nueva y diferente valoración del espacio y una rejerarquización del mismo, etc.).

 

4.- intento de respuesta a los problemas planteados

4.1. Pautas de trabajo

Centrándonos por tanto en el primer grupo de preguntas, partimos de la hipótesis de trabajo, de que existieron unas similitudes básicas en el proceso de elaboración del hierro entre los países europeos en los que se vienen realizando investigaciones arqueometalúrgicas y nuestro territorio histórico.

En primer lugar, expondremos por tanto brevemente, estos puntos de partida de nuestra investigación y en segundo lugar mostraremos nuestros resultados, tratando de confrontarlo con el esquema teórico previo. Nos hemos planteado ver en qué medida las evidencias encontradas encajaban con las hipótesis de trabajo previas, es decir, con los procesos teóricos aceptados como generales. De lo contrario, trataríamos de señalar los aspectos originales o particulares que nuestros resultados ofreciesen con relación a los esquemas teóricos.

4.2. Factores de la localizacion geografica

La radicación de estos talleres puede estar motivada por una serie de factores que los ferrones consideraban como básicos a la hora de realizar el proceso de producción:

Abundancia de Combustibles vegetales: sin duda, el carbón vegetal fue un condicionante de primer orden a la hora de ubicar estas ferrerías de monte. Recientes experimentos demuestran que eran necesarios 100 Kg. de carbón vegetal para la obtención de 1 Kg. de hierro. Este dato, puede hacemos comprender la importancia de este elemento, tal vez mayor que la del propio mineral, como afirma P. CREW. En OIOLA IV (Trapagarán, Bizkaia) hemos comprobado la utilización de piedras areniscas en las estructuras de los hornos, material éste muy idóneo para soportar altas temperaturas, más refractario que las calizas.

Indicamos también la posibilidad de recurrir a otros métodos que ayudarán al arqueólogo a la determinación de su emplazamiento, tales como: prospección geofísica, fotografía aérea, topónimos indicativos, información documental, tradición

oral local, etc.

4.3. El proceso de producción del hierro prehidráulico

Vamos a exponer brevemente, ese proceso teórico basándonos en los estudios realizados por los arqueometalurgistas de varios países europeos (Francia, Gran Bretaña, Alemania…) donde los trabajos de investigación en este campo están plenamente consolidados.

a.- MINERIA

Los diversos tipos de minerales que se podían usar en este tipo de metalurgia son los siguientes: Los relativamente puros como el óxido rojo, HEMATITES (Fe20 3H20) la goetita (FeO-OH) y la forma hidratada LIMONITA (Fe20 3H20), los cuales contienen una alta proporción de hierro y se encuentran libres de azufre y fósforo. El óxido magnético, MAGNETITA (Fe30 4) o «piedra imán» y el carbonato, SIDERITA o mineral espático (FeC03) pueden ser también trabajados. Los minerales sulfurosos, PIRITAS o MARCASITAS (FeS2) y PIRROTITA (Fe7S8) son los menos atractivos para la elaboración del hierro por la presencia del azufre. Por lo que a los alrededores del pantano de Oiola se refiere, los principales minerales de la zona son los óxidos y los Carbonatos.

Esto nos hacía suponer que serían los óxidos los utilizados en el proceso, por su localización y por la metalurgia menos elaborada que requería. Esta hipótesis ha sido confirmada por el Centro Tecnológico de Materiales INASMET (San Sebastián), donde se ha podido deducir el mineral empleado para la fabricación del hierro.

Los análisis indican que debió ser un óxido anhídrido con un contenido alto de hierro, por encima del 60% y una ganga formada por carbonatos de Magnesio y Calcio.

b.- PREPARACION DEL MINERAL

Arqueometalurgistas como R.F. TYLECOTE; J.P. MOHEN; e investigadores como H. HODGES, apoyados en la Arqueología experimental piensan que para disminuir el consumo de carbón vegetal, los antiguos ferrones procedían al lavado del mineral para eliminar la ganga (arcillas, arena, caliza …) previo troceado.

En Oiola IV, en este sentido, hemos localizado en el arroyo de las Cárcavas cercano a este yacimiento, restos de materia prima que consideramos pudo utilizarse para abastecer los hornos. Por esta razón, estas instalaciones se ubicaban en las proximidades de los ríos y arroyos. Según Marc LEROY et allí los datos hidrográficos son a menudo considerados como determinante para fijar la ubicación de este tipo de actividad.

Seguidamente, el mineral era tostado hasta unos 500º C con el objeto de expulsar el agua, enriquecer el mineral liberando una parte del oxígeno, de cara a que quede bien fisurado, poroso y permeable a los gases reductores.

c.- FUNDICION

La tradición metalurgista y los conocimientos generalmente aceptados nos dicen que una vez el mineral seco, se disponía éste en el interior de los hornos en capas alternativas de carbón y de hierro. Se daba fuego al carbón el cual ardía en una atmósfera reductora que tomaba el oxígeno del mineral. Los ferrones conocían este fenómeno por el color de la llama que se producía en la boca del horno. Así una llama azul indicaba una atmósfera reductora. Tampoco debemos olvidar, como nos indica P. ANDRIEUX la existencia de una vía sensitiva o intuitiva que incluiría otros conocimientos especialmente prácticos (Tacto, olores, sonidos … ). De esta manera, el óxido de hierro es reducido a hierro metálico por el monóxido de carbono (CO) producido en la combustión incompleta del carbón vegetal. Son varias las reacciones que se pueden producir en el interior de un horno y no va a ser su análisis el objeto de este artículo.

Sí podemos indicar que partiendo del mineral de hierro utilizado en OIOLA N, pensamos que las reacciones de reducción que se produjeron en el interior de los hornos fueron las siguientes. Fe2 03 2C + 3CO — 2Fe + 3C02 + 02– 2C02

El Carbón vegetal, adquiere una gran importancia, debiendo ser seleccionado cuidadosamente, ya que su uniformidad, dureza, velocidad de combustión, porosidad y tamaño de los trozos tienen una especial influencia en el resultado de la fundición. No hay que olvidar que el anhídrido carbónico que se libera del carbón vegetal al arder es el responsable de suministrar el calor y el gas esencial para reducir el mineral de hierro.

Respecto a la temperatura de fusión del mineral las experiencias realizadas de reducción, indican que ésta oscila entre los 1.100º C y los 1.250º C. Por debajo de los 1.100º C, el hierro puede ser obtenido, aunque presenta gran cantidad de impurezas, subsanadas por un trabajo prolongado de forja.

Parece ser que muchos hornos disponían de fuelles denominados por los arqueometalurgistas como ventilación artificial, para avivar la temperatura en el interior del horno. Aunque también pueden existir otros modelos de hornos de tiro natural. Otro aspecto importante determinado a través del análisis de las escorias, es la posible utilización de fundentes en el proceso de obtención del hierro. Es sabido que la sílice es la principal impureza presente en los minerales de hierro y que la presencia de cualquier fundente (Cal, Oxido de Sodio, Alumina) promueve la formación de escorias con menor contenido de FeO, obteniéndose principalmente Fayalita (Fe2Si04) y cristal. Por su parte, la presencia de Manganeso en cantidad suficiente provocaría la presencia de escoria (Mn0Si02).

Para R. PLEINER la presencia de fundentes calizos (CaO) en un 16-17% puede indicar una técnica de reducción bastante avanzada y señala que no hay pruebas de fundentes calizos usados antes de la Edad Media en Centro Europa.

Como avance de los primeros análisis químicos efectuados sobre muestras de escorias tomadas en el yacimiento de 010-LA N (de cronología Alto Medieval, s. XI-XIII) muestras

2E, 3E, 8E y 51E y de OIOLA II (de cronología Bajo Imperial romana, s. III), muestras lE y 1 lE, podemos deducir que no hemos observado ningún cambio significativo en el proceso de reducción. Consideramos que a nivel general, los resultados de las escorias de los dos grupos son bastante coherentes y no se deduce la presencia de fundentes, tal vez algo de Alumina entre el 2-5,6%.

Podemos indicar la existencia de dos tipos de escorias:

1. a) Por una parte, un tipo de muestra porosa, muy desmenuzable con superficies rugosas en todas sus caras, e incrustaciones de carbón de madera y muy ricas en hierro. Su densidad es bastante baja y SON MAGNETICAS.
2. b) Por otra parte, escorias de aspecto colado cuya rotura muestran una pasta homogénea negra y brillante, a veces sin ninguna porosidad o a lo sumo pequeños alveolos milimétricos y regularmente repartidos. NO SON MAGNETICAS y contienen mucho sílice.

Hay una muestra de pared analizada (OIOLA IV 8E) que proviene del revestimiento de una cuba que no hemos podido determinar. Este tipo de muestras son muy ligeras, con una estructura bastante homogénea y porosa. NO SON MAGNETICAS.

Su composición química nos muestra que se trata de una mezcla de arcilla y sílice. El aspecto exterior es bastante regular y la aparición de reflejos verde pálido en su superficie, confirma que ha sido sometido a altas temperaturas. El aprovechamiento del mineral en ambos grupos (OIOLA IV y OIOLA II) era muy escaso, por ser los porcentajes de hierro residual muy altos (60-71 % Fe20 3).

Respecto al análisis metalográfico en lámina delgada realizado sobre la muestra 51E (14), perteneciente a la primera categoría de muestras de escorias nos hace pensar en una fase de aglomeración de los productos (nódulos de hierro, pedazos de mineral no reducidos y ganga) típicos del proceso de reducción.

d.- PRIMERA FORJA

La esponja de hierro o «Bloom» retirada del horno es martillada para expulsar las escorias y el carbón vegetal que contiene, permitiendo así la unión de las moléculas de hierro. Inclusiones de escorias, óxidos y otras impurezas son comunes en los primitivos hierros forjados y son por lo general, una fuente potencial de debilidad. Con el trabajo de forja

se pretende que el hierro adquiera una estructura fibrosa que lo prepara para su posterior conformado.

En OIOLA IV hemos comprobado la existencia de pequeñas geodas vítreas de reducidas dimensiones que provienen según Marc LEROY de la salpicadura de la escoria en la operación de depuración del «Bloom».

e.- CEMENTACION

Ese hierro forjado podía ser convertido en acero al permitir la absorción de carbono. Este proceso, también conocido como fase de carburación, consiste en elevar la temperatura

de ese hierro forjado a 900º C y mantener el hierro cubierto de carbón. La operación es lenta, ardua y cara dado que durante varias horas los fuelles deben estar trabajando y utilizar suficiente carbón vegetal como para mantenerlo cubierto.

Análisis efectuados a utensilios de hierro, realizados por G. Me. DONELL indican que el acero templado fue usado para los instrumentos cortantes, mientras que el hierro ferrítico y fosfórico fue utiizado para fabricar otros utensilios. El fósforo, no común entre los minerales de hierro de Bizkaia, suele ser considerado como un elemento a erradicar en la moderna metalurgia, pero podría ser apreciado en la antigüedad debido a sus propiedades de dureza.

f.- AFINADO O SEGUNDA FORJA

El hierro para ser conformado debe ser llevado a un calentamiento al rojo fuerte y forjado mientras aún está caliente. Esta segunda forja, como señala HODGES, no presenta dificultades especiales, ya que cualquier razonable fuego de carbón vegetal puede calentar suficientemente el material metálico.

El trabajo de los actuales herreros nos demuestra que para el manejo y martillado del hierro es preciso utilizar diferentes herramientas. En primer lugar, es esencial tener tenazas con las cuales se maneja el metal ya que éste debe ser repetidamente dado vuelta para su acabado.

Nos parece razonable la hipótesis planteada por Henry HODGES en el sentido de la existencia de martillos de cabeza de hierro enmangados a piedras para la realización de

este trabajo. Esto podría dar una respuesta, en cierta medida, a la ausencia de instrumentos que se localizan en tomo a este tipo de talleres de herrería. Del mismo modo, el yunque pudo tratarse de un gran bloque de piedra o tal vez un bloque de madera revestido de hierro. Según parece el yunque de hierro se generalizó en una época posterior.

Debemos indicar que para la localización de las actividades de afinado del hierro, puede ser reveladora la presencia de escamas de Magnetita en la zona. No hay que olvidar que

durante el proceso de forja los repetidos recalentamientos del metal dan como resultado una oxidación de la superficie y a causa del martillado ese óxido de hierro negro se desprende en forma de pequeñas hojuelas. Su existencia ha sido detectada en un depósito carbonoso (U.E. 52) cercano a la Estructura de horno n.º 3.

El resultado de todo este proceso era una forja final en forma de barras de hierro de sección cuadrada o rectangular. El herrero a partir de aquí, era capaz de desarrollar los instrumentos para funciones concretas.

lñaki Pereda García