Aunque actualmente se encuentra aislada ubicada en la vertiente norte de un pequeño cerro, la ermita de Santa Eulalia es el único recuerdo que ha sobrevivido de lo que fue la aldea desaparecida de Barrio de Santa Olalla, dónde rodeada de casas cumplía la función de iglesia parroquial.
En planta, consta de una sola nave articulada en cuatro tramos y un ábside semicircular precedido de presbiterio. La portada se abre en el muro norte y en ella se concentra buena parte de la decoración, además de conservar la puerta con los herrajes medievales originales que simulan motivos vegetales.
La decoración escultórica más rica la encontramos en los capiteles de las tres ventanas absidiales exteriores con: la representación bíblica del Pecado Original; motivos vegetales con volutas, pitones y hojas carnosas; con dos arpías afrontadas con gorros frigios; y una representación de un grifo atacando a un león. El estilo recuerda a los escultores de Rebolledo de la Torre (Burgos) cuya escuela es posible rastrear en Cabria, Pozancos o Barrio de Santa María de Becerril del Carpio.
En el interior, la nave presenta una humilde decoración escultórica y su estructura se asemeja a las iglesias de San Vicente de Becerril del Carpio, Villanueva de Pisuerga, Cillamayor o Santa Cecilia en Vallespinoso de Aguilar. Lo verdaderamente sorprendente es el conjunto de pinturas murales que atesora, decorando los muros del ábside y la parte sur de la nave, con una serie de escenas que parecen encuadradas en cartelas separadas por bandas decoradas con motivos geométricos muy variados.
La gama cromática es bastante reducida y en ella predominan los colores ocres, rojos, negros, azules y blancos. Su cronología no está muy definida y dependiendo de autores varía su datación: García Guinea ubica su ejecución a comienzos del siglo XIII, Sureda la retrasa a la segunda mitad del XIII y Mingorance al siglo XIV, considerándolas góticas. Con todo ello, hemos de considerar a las pinturas de Santa Eulalia uno de los conjuntos pictóricos medievales más interesantes y mejor conservados de la provincia de Palencia.
Es la simbiosis de su arquitectura, pintura y escultura lo que convierten a esta iglesia en “uno de los monumentos más bellos y más perfectamente concebidos de la región de Palencia” según Lojendio y Rodríguez.
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