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I. Introducción

ACTUALMENTE la industria cerámica en Colombia desempeña un papel importante en los sectores económico y social del país. En estudios realizados en el año 2015 por la Asociación Nacional de Productores de Ladrillo y Derivados de Arcilla (ANFALIT) encontró que la industria de la manufactura de ladrillos en Colombia reporta a nivel nacional una producción de 4.523,367 toneladas anuales de ladrillos. Así mismo, existen 1,924 empresas productoras de ladrillo, de las cuales el 88% están operando, el 2% están liquidadas y el 10% están cerradas temporalmente [1]. Teniendo en cuenta lo anterior, se puede inferir la amplia capacidad que posee el país en la producción de ladrillo y demás productos de mampostería para la construcción de muy buena calidad generando competitividad a nivel nacional en este mercado. El proceso de fabricación de la arcilla (Fig. 1) está compuesto principalmente de tres etapas, las cuales son preparación, moldeo de la mezcla cerámica y la cocción del producto [2]-[3].

Las arcillas se utilizan como materia prima de la industria cerámica para la construcción, pero el 90% se dedica a la producción de materiales de construcción y agregados, y el 10% restante se dedica a otros sectores como la fabricación de papel, caucho, pinturas, absorbentes, arenas de moldeo, productos agrícolas, químicos y farmacéuticos [5]-[6]. Actualmente, los suelos se consideran arcillosos, compuestos principalmente por una mezcla natural de aluminosilicatos y otros componentes orgánicos [7]. Los minerales presentes en la arcilla son de uso común a nivel de construcción y otros procesos industriales, clasificados según mineralogía, composición química, origen geológico, propiedades físicas y comportamiento geotécnico para determinar las propiedades mecánicas y fases cristalinas de los diferentes tipos de suelos [8]. Por lo tanto, los análisis tecnológicos como granulometría, hidrometría, composición química, fluorescencia de rayos X (XRF), difracción de rayos X (XRD) y análisis térmico diferencial se utilizan para caracterizar arcillas [9]-[10]. Asimismo, se realizaron algunos estudios relacionados con las pruebas físicas, químicas, fisicoquímicas o tecnológicas para determinar la mezcla óptima para la elaboración de productos cerámicos en función de sus propiedades [11]-[12].

El diseño de mezclas de experimentos (M-DoE) se utiliza en este tipo de investigación para estimar el número mínimo de combinaciones necesarias para estimar las propiedades tecnológicas de las arcillas, considerando composiciones químicas y mineralógicas de las diferentes mezclas, lo que proporciona una aproximación semicuantitativa. al comportamiento a nivel industrial [13]-[14]. Por otro lado, las normas técnicas colombianas NTC 4017 y 4205 se han utilizado para validar el comportamiento de las materias primas a base de arcilla y así lograr propiedades mecánicas de óptima calidad en cuanto al producto final [15]-[16].

En este trabajo de revisión, se realiza unos análisis bibliométrico extrayendo datos de las publicaciones científicas existentes sobre las arcillas Colombianas en la base de datos Scopus, con el objetivo principal de obtener una visualización general del crecimiento de este importante tema de investigación a lo largo de los años y como se han creado vínculos y redes de colaboración entre autores y universidades. El desarrollo de esta investigación se logró midiendo las contribuciones de diferentes autores y revistas a lo largo del tiempo sobre las tecnologías de caracterización de arcillas y aplicaciones industriales, y de esta forma determinar las fuentes más importantes y los principales autores en relación con la calidad y cantidad de la investigación. Asimismo, se presentan resultados y tendencias tecnológicas sobre las arcillas Colombianas, a través de los articulo recopilados y analizados mediante herramientas actuales.

II. Materiales Y Metodos

Los minerales de la arcilla, son muy usados en la construcción y otros procesos industriales. Pueden ser clasificados atendiendo una gran cantidad de parámetros; así, las minas que contienen minerales arcillosos en su composición pueden ser clasificados dependiendo de su mineralogía, su composición química, su origen geológico, sus propiedades físicas, su utilización industrial, su comportamiento geotécnico, entre otras clasificaciones. No obstante, la más común y más conocida es la clasificación mineralógica, entre las que podemos encontrar, según su estructura molecular, arcillas de tipo caolín, tipo illita y montmorillonitas [17].

La bibliometria es una ciencia que aplica métodos estadísticos y matemáticos a la literatura de tipo científico teniendo en cuenta a los autores, universidades, revistas, países entre otros aspectos relevantes de las publicaciones. Para realizar los análisis de cienciometría, se tienen en cuenta los comportamientos estadísticos de los datos e información que contienen las publicaciones científicas. Por otra parte, se tienen en cuenta leyes e indicadores bibliométricos de producción tales como crecimiento, productividad, impacto, visibilidad, entre otros; esto permite, establecer tendencias y redes colaborativas en relación a un tema específico [18].

A. Análisis bibliométrico (BA)

El análisis bibliométrico se realizó utilizando la biblioteca Bibliometrix y la plataforma BiblioShiny del software RStudio® (V.1.3.1073) [18], el cual es uno de los últimos programas de código abierto más utilizados, desarrollado para analizar y filtrar los campos más importantes de la Literatura científica en temas específicos. En la Fig. 2 se muestran las principales etapas del flujo de trabajo aplicado al análisis de datos obtenidos de Scopus [19].

B. Recolección de datos e información

Los datos fueron recolectados el 20 de septiembre de 2020 directamente de las publicaciones científicas de la base de datos Scopus sobre las arcillas en Colombia para documentos publicados a partir de 1972 con la siguiente ecuación de búsqueda: (("Clays *") AND (("Colombia*"), debido a que en la actualidad es una de las bases de datos más importantes para obtener información de publicaciones científicas [20]. El análisis bibliométrico extrae información cuantitativa sobre métricas de publicación, puntos geográficos, colaboración de autores, principales instituciones de investigación y revistas [18]. Los resultados de este análisis se utilizan para exponer la clasificación más reciente de un tema relevante a lo largo del tiempo utilizando palabras clave específicas. De esta manera, las palabras clave utilizadas teniendo en cuenta el flujo de trabajo (Fig. 2) debido a que las arcilla abarcan un amplio sector industrial en Colombia. De esta forma, el campo temático de la base de datos Scopus incluye información relevante sobre las publicaciones como título, resumen, autor, palabras clave, total de citas por documento, filiación, entre otros.

III. Resultados Y Discusiones

A. Resumen de las publicaciones y resultados estadísticos

En la Tabla I se muestra la base de datos global sobre el análisis de arcillas en Colombia, considerando 275 tipos de documentos diferentes en idioma inglés, y los resultados estadísticos de los datos utilizados, de acuerdo con la metodología propuesta en la Fig. 2.

B. Resumen de las publicaciones.

El análisis de resultados de los 275 documentos presentan una tasa de crecimiento del 5.08% anual desde 1972 hasta el 2020, este comportamiento se muestra en la Fig. 3. Es evidente que el estudio de las arcillas colombianas ha tenido un crecimiento mayor desde el 2012 donde se evidencia un número de publicaciones de 12 artículos hasta el 2019 que fueron 37. Por otra parte, el 72.36% de las publicaciones corresponden a artículos publicados en revistas científicas, el 24% artículos publicados en conferencias y el restante 3.64% corresponde a capítulos de libros, artículos de negocio, revisión de conferencias y artículos de revisión.

C. Evolución del uso de las palabras clave a lo largo de los años

Las palabras clave (Keywords) fueron extraídas directamente por la herramienta Bibliometrix, la cual analiza la frecuencia de aparición de cada palabra clave en las publicaciones, estas palabras clave brindan una idea de forma general de los temas trabajados en las publicaciones. Para este análisis fueron utilizadas las palabras clave de los autores debido a que son más completas que las palabras clave plus, que son generadas automáticamente de los títulos de los artículos que son citados. Estas palabras clave, fueron analizadas mediante la evolución de las más representativas, a lo largo de los años en tres periodos de tiempo, como se muestra en la Fig. 4.

Por otra parte, la Fig. 5 muestra las 20 palabras clave más utilizadas y la frecuencia de aparición para el análisis de los resultados obtenidos. La palabra clave más representativa es Colombia, seguida de Clay (Arcilla) y Soils (Suelo), estas palabras se encuentran en ingles debidos a que la mayoría de las publicaciones se encuentran en inglés. La interacción, entre el uso y frecuencia de aparición entre las palabras clave se muestra en la Fig. 6, donde de las 2,393 palabras clave encontradas, por lo menos 20 palabras aparecen 9 veces en las publicaciones, atribuyendo una mayor aparición después del año 2012.

La estructura conceptual trata de explicar los principales temas y tendencias del mundo científico en un área específica, es decir, de lo que habla la ciencia. En el análisis, la Fig. 7 muestra dos grupos conceptuales (o temas) que fueron definidos por las palabras clave utilizadas por los autores. Estos grupos muestran una frecuencia mínima de grupo de 2 por mil documentos y un número mínimo de 9 repeticiones por palabra clave; en el clúster 1 representado de color rojo concentra el 41.79% de las palabras clave utilizadas por los autores, dentro de los documentos analizados, donde se estudian temas como la porosidad, permeabilidad, textura, hidrocarbono, polución del suelo, entre otras que se encuentran principalmente en la temática de mineralogía. Asimismo, el clúster 2 de color azul, el 23.65% relacionado con temáticas de humanos, absorción y química de las arcillas; el restante porcentaje, representa palabras claves sin interacción o poco repetidas unas con otras relacionadas a una temática en común.

D. Importancia de las revistas

Actualmente, las revistas más importantes que agrupan la mayor cantidad de artículos en el área de arcillas colombianas, son las revistas DYNA (Colombia) y la revista de series de conferencias IOP (Fig. 8), las cuales representan el 12.8% del total de las publicaciones; al mismo tiempo ambas revistas presentan un hindex=2 en el cuartil Q3 sobre la temática, representando un total de citaciones de 18, la evolución de estas dos importantes revistas, se muestra en la Fig. 9, mostrando un alto crecimiento desde el año 2012 con el aumento del número de publicaciones en el área. Por otra parte, se evidencia que las revistas Palaeogeography, Palaecoclimatology, Palaeqecology y Geoderma muestran una significancia importante entre el número de citaciones y h_index.

E. Autores relevantes

La Fig. 10 muestra el comportamiento a través de los años de los 20 autores más relevantes en la temática de las arcillas en Colombia. Asimismo, la Fig. 10a muestra la cantidad de documentos por autor evidenciando una mayor aparición de los autores, de esta forma se encontró que la mayor cantidad de publicaciones de los autores es de 3 por año. Por otro lado la Fig. 10b muestra que el número de citaciones por los autores para el mismo periodo de tiempo es bajo, y que una mayor frecuencia de citaciones de evidencia entre 1979 y 2009 para la cantidad de artículos publicados por año.

F. Instituciones más importantes

Las 18 instituciones más productivas se muestran en la Fig. 11, teniendo en cuenta el número de publicaciones desde 1972. Estas instituciones están relacionadas con la cantidad de publicaciones por autor y la frecuencia por filiación; de esta forma, la Universidad Nacional de Colombia es la institución donde más se han desarrollado investigaciones relacionadas con caracterizaciones químicas, físicas y análisis de arcillas colombianas en la zona central colombiana, con un total de 58 publicaciones. Asimismo, la Universidad Francisco de Paula Santander está en el segundo lugar con un total de 25 publicaciones, realizando análisis mayormente de la región Norte de Santander. En tercer y cuarto lugar, están la Universidad de Ámsterdam y la Universidad Industrial de Santander con 15 publicaciones. De la Fig. 11, las restantes 14 instituciones han publicado menos de 9 documentos.

Teniendo en cuenta la colaboración entre y las instituciones, la Fig. 12 muestra los países más importantes del mundo en base a la frecuencia de aparición. En este caso, Colombia está relacionada con varias instituciones a nivel mundial y la cantidad de autores con la misma filiación, por lo que la frecuencia de aparición se hace mayor. Por otra parte, la Fig. 13 muestra el total y el promedio de citaciones para cada país a nivel, es evidente que los países con más publicaciones no son los que presentan el mayor promedio de citaciones, quizás esté relacionado con el hecho de la calidad e impacto de las publicaciones, que en la mayoría de los casos hablan de mejoramiento las propiedades de la materia prima para obtener productos con calidad, y en otra ocasiones, se abordan temáticas en el área de la maquinaria, tecnologías utilizadas y formas de mejoramiento para el medio ambiente.

Evidentemente como la materia prima (Arcillas) son de origen Colombiano, Colombia ha desarrollado redes de trabajo a nivel mundial, como se muestra en la Fig. 14. Es evidente la colaboración directa en países como España, México, Brasil, Estados Unidos, Alemania, Reino Unido y Suiza. En la mayoría de los casos, se basan en acuerdos de estudio y análisis de propiedades de las arcillas utilizadas en Colombia, principalmente en el sector de la mampostería para la construcción.

G. Artículos más citados

El 28% de las citaciones corresponden a 8 artículos, del total general como se muestra en la Tabla II, siendo el investigador Lima HN el más citado en la temática de arcillas colombianas. Nótese que ninguna de las revistas hace parte de aquellas en las cuales se evidencio la mayor cantidad de publicaciones, como se muestra en la Fig. 8 y Fig. 9.

IV. Conclusiones

El estudio de revisión bibliométrica depende fuertemente de una adecuada clasificación, calidad y distribución de los datos recolectados; además, debido a la restricción de operadores lógicos (uso de acentuación en los nombres de los autores) que no son reconocidos por el software. Sin embargo, se tuvo en cuenta el mínimo margen de error, con la edición y revisión de algunos errores durante la importación de los datos en Excel.

Actualmente, la mayoría de estudios y/o caracterización de la materia prima de arcillas en Colombia, es publicada en revistas colombianas que no se encuentran en la base de datos de Scopus, de esta forma los resultados están limitados a los artículos publicados en esta prestigiosa y confiable base de datos.

El análisis de las palabras clave mostró que se han desarrollado y analizado diversos procesos de caracterización de las arcillas colombianas durante los últimos 48 años, y las últimas investigaciones destacadas están asociadas con emisiones toxicas para los humanos y propiedades químicas, mostrando una fuerte importancia de las arcillas en el sector industrial.

Referencias

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Notas de autor

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