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RECURSOS DE LA GEOSFERA
TIPOS DE RECURSOS • RECURSOS MINERALES: yacimientos de minerales y rocas • RECURSOS ENERGÉTICOS: No renovables y contaminantes: combustibles fósiles,
energía fisión nuclear Renovables y limpias: energía geotérmica
energía fusión nuclear
ESTUDIO DE LOS RECURSOS DE LA GEOSFERA •Definición e interés económico •Origen del recurso •Explotación •Problemática derivada de su uso:
Residuos Contaminación ambiental Impacto paisajístico.
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COMBUSTIBLES FÓSILES
Son en CARBÓN, PETRÓLEO y GAS NATURAL Se originaron por descomposición de materia orgánica de vegetales y plancton de hace millones de años
No son renovables No son renovables, las , las reservas mundiales se reservas mundiales se estiman en: estiman en: 200 200 300 a 300 añ ños para el carb os para el carbó ón n 80 a 80 añ ños para el gas natural os para el gas natural 70 a 70 añ ños para el petr os para el petró óleo leo Su explotaci Su explotació ón y consumo n y consumo genera genera problemas problemas ambientales ambientales: : Impacto paisaj Impacto paisají ístico stico Contaminaci Contaminació ón atmosf n atmosfé érica rica
Son m Son má ás s econ econó ómicos micos Gran Gran poder calor poder calorí í fico fico Proporcionan Proporcionan materias materias primas primas para la industria para la industria
INCONVENIENTES INCONVENIENTES VENTAJAS VENTAJAS
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EL CARBÓN
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CARBÓN
• Es el combustible fósil más abundante y el primero en utilizarse (siglo XVIII)
• Hoy día ha perdido importancia debido a la dificultad de extracción y transporte
• Los yacimientos de carbón se han originado por fermentación de restos vegetales del período del carbonífero
• Se utiliza fundamentalmente como combustible y en la industria siderúrgica en la fabricación de acero
• Se explota en minas a cielo abierto y subterráneas
Problemática ambiental
Derivada de la extracción:
• Explotaciones a cielo abierto: impacto paisajístico y contaminación
• Minas subterráneas: riesgos
Derivada del uso: contaminación atmosférica
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El carbón que hoy utilizamos se formó a partir de generaciones de plantas que murieron en antiguos pantanos y ciénagas, y que se fueron asentando bajo sedimentos. Este material vegetal formó primero un material orgánico compacto denominado turba. Con el paso del tiempo, la presión y el calor que ejercían la acumulación y el engrosamiento de las capas de sedimentos sobre la turba provocaban la salida gradual de la humedad. Esto aumentaba el contenido de carbono de la turba, que al final se convertía en carbón.
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RESERVAS MUNDIALES DE CARBÓN
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Perforadoras helicoidales de una explotación a cielo abierto
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MINA A CIELO ABIERTO “EL FEIXOLÍN”. VILLABLINO
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Mina de carbón subterránea
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MINA SUBTERÁNEA y MINA ESCUELA
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CARBÓN: PROBLEMÁTICA MEDIOAMBIENTAL
Problemas derivados de la extracción
• Minas a cielo abierto: Impacto paisajístico debido a la remoción de terrenos, formación de socavones y generación de escombreras Incremento de la erosión al destruir la cobertura vegetal Contaminación del agua por lavado del mineral Producción de ruidos y vibraciones
• Minas subterráneas: Incremento de riesgos y enfermedades (silicosis)
Problemas derivados del uso Problemas derivados del uso
Contaminación atmosférica al producir CO2 y SO 2
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PETRÓLEO
• Comienza a explotarse a finales del siglo XIX y a lo largo del siglo XX constituye la principal fuente de energía. • Los yacimientos de petróleo se formaron por descomposición anaerobia de organismos planctónicos marinos atrapados en el fondo oceánico. • Su explotación implica la búsqueda de yacimientos rentables económicamente, la perforación del subsuelo mediante sondeos, su transporte y el proceso posterior de refinado por destilación fraccionada. • Se utiliza como combustible (gasolina, gasóleo, keroseno) y como materia prima para fabricación de plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, pinturas,…
Problemática ambiental El transporte supone un riesgo: posibilidad de mareas negras por accidentes de petroleros El refinado produce contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos La combustión genera contaminación atmosférica
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FORMACIÓN DE PETRÓLEO
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Las Trampas de Petróleo
En principio, la roca donde se origina el petróleo se denomina "Roca Madre" , de aquí migra hacia una capa porosa de roca arenosa o caliza. Que se denomina "Roca Reservorio" , donde queda "entrampado" al alcanzar un estrato de terreno impermeable. Estas " trampas geológicas" están determinadas según la estructura interna de la tierra, que se presenta en formas diversas como son los pliegues anticlinales, geocinclinales, las fallas, intrusiones, domos,
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La Exploración
Para que exista un pozo de petróleo en producción es necesario pasar por distintas etapas, estas son exploración, perforación, terminación y producción.
La primer etapa, EXPLORACION, es necesaria para ubicar los lugares que por sus características sean factibles de contener trampas de petróleo. Este es el trabajo de los geólogos, que recorren el terreno y usan imágenes satelitales para recoger información acerca de la Cuenca Sedimentaria
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Los Métodos Geofísicos
Otro aspecto de la exploración es la utilización de los métodos geofísicos: el Gravimétrico y el Magnetométrico. Ambos permiten conocer el basamento, el espesor aproximado de la colina sedimentaria y los rasgos estructurales. Si los resultados son "positivos" , se aplica un método más costoso que es la PROSPECCION SISMICA, esta puede ser marina o terrestre.
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La Prospección Sísmica
Una vez ubicado un lugar propicio para la búsqueda del petróleo, se prosigue con el uso de la sísmica para intentar localizar los lugares exactos en los cuales se debería perforar.
Para concretar este método es necesario realizar el tendido de la línea sísmica sobre la superficie, a la que se le conectan ristas de geófonos. Se ubica además el camión vibrador, que da golpes en el terreno para emitir ondas sonoras que se propagan en el interior de la tierra. Estas ondas atraviesan diferentes capas del terreno, y cada vez que esas ondas chocan contra diferentes estratos rocosos, se reflejan o regresan a la superficie. En la superficie el geófono registra toda la información y es transmitida por cable hacia cintas especiales ubicadas en el camión sismógrafo. Este camión debidamente equipado proporciona el registro sísmico.
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La Interpretacíon de la Sísmica
Una vez obtenido el Registro Sísmico, a través de este un geofísico interpreta " la forma de sedimentación y sus deformaciones, profundidades de las capas reflectoras, fallas, etc" .
Su objetivo es localizar las trampas de petróleo, determinar su tamaño y estructura, y así poder hacer recomendaciones acerca de donde se debería realizar el próximo paso: el primer pozo exploratorio
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EXPLOTACIÓN y EXTRACCIÓN
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EXPLOTACIÓN y EXTRACCIÓN
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TRANSPORTE DEL PETRÓLEO
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PROCESO DE REFINADO DE PETRÓLEO
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PROBLEMÁTICA AMBIENTAL DEL PETRÓLEO
Derivada del transporte
Impacto paisajístico producido por los oleoductos Riesgo de fugas en oleoductos Riesgo de accidentes de petroleros que provocan mareas negras Contaminación debida a la limpieza de los tanques de los petroleros
Derivada del uso
El proceso de refinado genera contaminantes atmosféricos y residuos tóxicos. La combustión genera CO2 y óxidos de nitrógeno y azufre
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GAS NATURAL
• El gas natural es una mezcla de hidrógeno, metano, butano y propano y otros gases en proporción variable. • Se forma junto al petróleo y se extrae y explota con los mismos métodos. • El gas natural se purifica y licúa para facilitar su transporte mediante gaseoductos o buques tanque. • Se emplea como combustible en el hogar, el comercio y la industria.
Ventajas del gas frente a otros combustibles fósiles • Es un combustible más limpio que el carbón y el petróleo, ya que en su combustión produce menos dióxido de carbono. • No emite partículas sólidas ni cenizas en su combustión. • Las emisiones de óxidos de nitrógeno son inferiores. • Las emisiones de dióxido de azufre son prácticamente nulas.
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FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL DE CICLO COMBINADO
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ENERGÍA NUCLEAR Los núcleos de los átomos contienen grandes cantidades de energía, que mantiene unidos a los protones y neutrones, lo que se denomina energía nuclear. La energía nuclear se puede liberar mediante dos tipos de reacciones: fisión y fusión nuclear.
FISIÓN NUCLEAR Un núcleo pesado (Uranio) sufre una fisión cuando se fragmenta, en dos o varios núcleos más ligeros, emitiendo neutrones y una gran cantidad de energía en forma de calor.
FUSIÓN NUCLEAR Dos núcleos de isótopos ligeros (de hidrógeno, por ejemplo) pueden, fusionándose uno con el otro, formar un núcleo más pesado (como el helio, en el caso del hidrógeno), liberando una gran cantidad de energía. La reacción de fusión se produce a una temperatura muy alta, del orden de 200 millones de grados. Tales reacciones se producen en el Sol y las estrellas.
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REACCION DE FISIÓN NUCLEAR REACCION DE FUSIÓN NUCLEAR
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USOS DE LA ENERG USOS DE LA ENERGÍ ÍA NUCLEAR A NUCLEAR Usos civiles Usos civiles
• Obtención de electricidad en las centrales nucleares • Medicina: obtención de imágenes (radiodiagnóstico) y tratamientos contra el cáncer (radioterapia). • Investigación: datación de fósiles y restos arqueológicos, uso de isótopos como trazadores, … • Alimentación: conservación de alimentos • Industria: control de calidad y mediciones
Usos militares Usos militares
• Construcción de armamento militar (bombas atómicas, submarinos nucleares)
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CENTRALES NUCLEARES
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En las centrales nucleares, la transformación del calor en energía eléctrica sigue el mismo principio que en las centrales de carbón, fuel o gas, con la diferencia de que el calor necesario para producir vapor se obtiene de las reacciones en cadena de la fisión del uranio. El uranio existe en la naturaleza bajo la forma de tres isótopos: el U238 (99,3 %), el U235 (0,7 %) y el U234 (trazas). Se distinguen entre ellos por el número de neutrones existentes en el núcleo de los átomos. De estos tres isótopos, tan sólo el U235 puede sufrir una reacción en cadena en un reactor nuclear.
Las fisiones nucleares emiten mucha más energía que las reacciones químicas de combustión. A partir de 20 toneladas de combustible, una central nuclear típica puede producir entre 7.000 y 8.000 millones de kilovatioshora de energía eléctrica.
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CICLO DEL COMBUSTIBLE NUCLEAR
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ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR
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PROBLEMÁTICA AMBIENTAL DE LA ENERGÍA NUCLEAR
• Contaminación térmica de embalses o ríos producida por el agua de refrigeración utilizada en la central.
• Contaminación radiactiva debida a la emisión de partículas alfa, beta y radiaciones gamma. Provocan efectos perjudiciales y son causa de mutaciones en los seres vivos debido a su poder ionizante.
• Riesgo de accidente nuclear
•Problemas de los residuos radiactivos (RESIDUOS DE ALTA RADIACTIVIDAD), que permanecen activos, emitiendo radiactividad durante miles de años. Se almacenan en las piscinas de las centrales nucleares hasta su traslado a formaciones geológicas estables (como minas de sal).
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Algunos átomos son inestables y, sin influencia exterior alguna, tienden a transformarse en otros átomos. En esta transformación, los átomos emiten radiaciones que transportan energía. Esta actividad de los átomos es lo que se denomina radiactividad, y la transformación que sufren se conoce con el nombre de desintegración radiactiva.
RADIACTIVIDAD
La radiación alfa α se produce al desprenderse del núcleo dos protones y dos neutrones. Es una emisión de partículas cargadas positivamente. Recorre en el aire una distancia de un metro aproximadamente, y es detenida por una hoja de papel o la piel del cuerpo humano.
La radiación beta ß se produce cuando un núcleo emite un electrón tras convertirse un neutrón en un protón. Recorre en el aire una distancia de unos pocos metros, y es detenida por unos pocos centímetros de madera o por una hoja delgada de metal.
La radiación gamma γ, contrariamente a las dos anteriores, no está vinculada a una transformación del núcleo. Es de naturaleza electromagnética, como la luz visible o los rayos X, y no posee carga. Recorre cientos de metros en el aire y es detenida por una pared gruesa de plomo o cemento.
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DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
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Estos tres tipos de radiaciones, así como los rayos X, se dice que son radiaciones ionizantes. Esto quiere decir que poseen la energía necesaria para arrancar uno o varios electrones de los átomos que componen las moléculas del medio irradiado y, por ello, pueden provocar alteraciones en dicho medio.
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Datos de España
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GESTION DE RESIDUOS DE BAJA y MEDIA RADIACTIVIDAD
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FOTOS DE LAS INSTALACIONES DE EL CABRIL (CORDOBA)
1. Capa filtrante 2. Escollera
3. Arena y grava 4. Arcilla, impermeable
5. Cobertura
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RESIDUOS DE ALTA RADIACTIVIDAD
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Fotos de almacenamiento geológico
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ENERGÍA DE FUSIÓN NUCLEAR Dos núcleos de isótopos ligeros (de hidrógeno, por ejemplo) pueden, fusionándose uno con el otro, formar un núcleo más pesado (como el helio, en el caso del hidrógeno), liberando una gran cantidad de energía.
Aspectos técnicos La fusíón nuclear debe superar dos requisitos: § Calentar hasta temperaturas muy altas (unos 200 millones de grados) para conseguir un gas sobrecalentado en estado de plasma, donde los electrones escapen de las órbitas atómicas. § Mantener a la materia en estado de plasma encerrada en la cavidad del reactor el tiempo suficiente para reaccionar.
Hasta la fecha se han producido hasta 12 MW de potencia en reacciones de fusión controladas durante más de un segundo (Proyecto JET, septiembre 1997)
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VENTAJAS VENTAJAS • Permite utilizar elementos que abundan en el agua, como el Deuterio y el Tritio, isótopos del hidrógeno. • No genera residuos radiactivos.
INCONVENIENTES INCONVENIENTES • Problemas tecnológicos para calentar y confinar el plasma utilizado como combustible.
▼ Proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor): Participan la UE, USA, Canadá, Rusia y Japón. Pretende construir una central de fusión nuclear experimental en Francia y mantenerla operativa durante 20 año, con un coste aproximado de 10.300 mill. de euros. El reactor nuclear funciona por confinamiento magnético: las partículas del plasma quedan atrapadas en un campo magnético
VENTAJAS e INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA DE FUSIÓN
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ENERGÍA GEOTÉRMICA
• Es la energía procedente del calor interno de la Tierra. • Se explotan en zonas donde el subsuelo es calentado por bolsas de magma (zonas de límite placas y puntos calientes, algunas cuencas sedimentarias,… ).
Tipos de energía geotérmica según la temperatura
• Energía geotérmica de alta temperatura: 150 – 400 ºC. Zonas volcánicas y límites de placas Se aprovecha para generar electricidad
• Energía geotérmica de baja temperatura: 60 – 80 ºC. Zonas de cuencas sedimentarias. Se aprovecha para calefacción de viviendas
• Energía geotérmica de muy baja temperatura: 20 – 60 ºC Se aprovecha en balnearios
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APLICACIONES DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
• Generación de electricidad. En zonas de subsuelo muy caliente (por encima de 100 ºC), se extrae vapor de agua que en Centrales Geotérmicas se aprovecha para producir energía eléctrica. • Calefacción de viviendas. Las aguas geotermales se hacen circular por las viviendas para calentarlas. • Aprovechamiento de aguas geotermales de muy baja temperatura en balnearios e invernaderos.
Ventajas e inconvenientes de la energía geotérmica
• Ventajas: energía renovable y limpia. • Inconvenientes: Poco rentable económicamente frente a otras renovables La energía geotérmica de alta temperatura se puede explotar en muy pocos lugares Riesgo de hundimientos del terreno al explotar aguas geotermales.
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CENTRAL GEOT CENTRAL GEOTÉ ÉRMICA RMICA
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IMPACTOS DE LA MINERÍA
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IMPACTOS AMBIENTALES DE LA MINERÍA
• Incremento de la erosión debido a la eliminación de la cubierta vegetal y las excavaciones y desmontes en minas a cielo abierto y canteras.
• Riesgos de subsidencias en minas subterráneas y de deslizamientos en minas a cielo abierto y canteras.
• Generación de ruidos y vibraciones debido a las explosiones y a la utilización de maquinaria pesada.
• Contaminación de aguas superficiales y subterráneas por el lavdo del mineral que contiene ácidos y metales pesados.
• Contaminación atmosférica debido al polvo producido por las explosiones y excavadoras.
• Impacto paisajístico debido a las excavaciones, desmontes y formación de escombreras.
• Riesgos para la salud, como la silicosis producida por el polvo de sílice.
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Aumento de la erosión
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Contaminación del agua
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Contaminación del suelo
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Contaminación atmosférica
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Riesgos de ladera
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Impacto paisajístico
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Explotación a cielo abierto de El Feixolín
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Contaminación acústica
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Silicosis
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MEDIDAS CORRECTORAS EN EXPLOTACIONES MINERAS
• Conservar al máximo la vegetación.
• Sujetar los taludes para evitar riesgos de deslizamientos.
• Preparar balsas impermeables para almacenar los estériles producidos.
• Eliminar residuos tóxicos de las aguas de drenaje.
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Balsa de decantación de estériles
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Esquema de la rotura de la balsa de estériles de Aznalcollar (1998)
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Aspectos generales de un dique de contención para una balsa de estériles
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MEDIDAS DE RESTAURACIÓN DE MINAS Y CANTERAS ABANDONADAS
Revegetar las zonas afectadas para reducir y controlar la erosión y proteger los recursos hídricos y disminuir el impacto paisajístico.
Sellado permanente de la superficie de las minas subterráneas.
Eliminar o restaurar las escombreras y las balsas de estériles.
Remodelar las pendientes de las escombreras y cubrirlas de vegetación.
Rellenar las excavaciones producidas por la minería a cielo abierto y revegetar la zona.
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Impacto visual de escombreras
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Labores de remediación de antiguas escombreras
Labores de remediación de antiguas escombreras
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Restauración de escombreras y fábrica de uranio en Andujar
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Reutilización de una corta como zona de recreo
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Piscina de decantación en antiguo valle glaciar
¿Restauración minera?
La mala restauración
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