Un reciente trabajo publicado en el Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio propone un sistema objetivo para clasificar las arcillas crudas según su idoneidad para fabricar ladrillos, tejas, baldosas y productos refractarios. El estudio combina análisis químico, mineralógico y herramientas estadísticas avanzadas y ofrece rangos de composición muy concretos que pueden ayudar a la industria a seleccionar mejor sus materias primas.

La arcilla cruda, materia prima clave

La arcilla cruda es la base de buena parte de los materiales cerámicos estructurales y refractarios. Sus propiedades —plasticidad, comportamiento en la cocción, color final, resistencia mecánica— dependen de una combinación compleja de factores: tamaño de partícula, composición química, mineralogía y contenido en materia orgánica, entre otros.

Elegir la arcilla adecuada no solo condiciona la calidad del producto, sino también la eficiencia energética del proceso y la vida útil de las piezas en servicio. De ahí el interés industrial por disponer de criterios claros y cuantitativos que permitan saber, desde etapas muy tempranas, si una arcilla es apta o no para un determinado uso.

Un estudio con 50 arcillas de Serbia

El trabajo, firmado por Milica Vidak Vasić, Osman Gencel y Pedro Muñoz Velasco, analiza 50 arcillas crudas procedentes de distintos yacimientos de Serbia, representativas de materias primas empleadas en cerámica estructural.

Los autores combinan varios niveles de estudio:

• Indicadores básicos de calidad, como el residuo en el tamiz de 0,063 mm (fracción fina) y la composición química global.

• Análisis estadístico multivariante, utilizando Análisis de Componentes Principales (PCA) para agrupar las arcillas según sus similitudes composicionales.

• Caracterización mineralógica y comportamiento térmico dentro de cada grupo, para relacionar la composición con propiedades físicas y comportamiento en la cocción.

Las clasificaciones obtenidas mediante PCA se comparan con muestras industriales ya utilizadas en fábricas de ladrillos, tejas, baldosas y refractarios, lo que permite validar el sistema de clasificación desde un punto de vista práctico.

Ventanas de composición para cada tipo de producto

Uno de los resultados más interesantes del estudio es la definición de “ventanas” de composición química que se asocian con un buen comportamiento en diferentes tipos de productos cerámicos.

1. Productos de arcilla pesada (ladrillos y bloques comunes)
Las arcillas más adecuadas para este tipo de productos se sitúan en los rangos siguientes:

• 15–20 % de Al₂O₃

• 3–9 % de Fe₂O₃

• Al menos 2 % de óxidos fundentes (como álcalis y álcalis térreos)

Este equilibrio favorece una buena sinterización y resistencia mecánica, manteniendo al mismo tiempo un color y un comportamiento en cocción apropiados para ladrillos y bloques estructurales. Dialnet+1

2. Baldosas cerámicas
En el caso de las baldosas, los requisitos son más estrictos, especialmente en lo que respecta al hierro y al titanio, responsables del color y de posibles defectos:

• Contenido máximo de 1,5 % de Fe₂O₃

• Hasta 1,0 % de TiO₂

• Menos de 0,2 % de carbono orgánico

Estos límites contribuyen a obtener piezas con colores más controlados, menor riesgo de defectos de cocción y mejores prestaciones tecnológicas en prensa y horno. Dialnet+1

3. Arcillas para productos refractarios
Para materiales refractarios, la clave está en un contenido elevado de alúmina y en limitar ciertos óxidos que disminuyen la resistencia a alta temperatura:

• Entre 15 % y más del 42 % de Al₂O₃

• SiO₂ por debajo del 76 %

• Fe₂O₃ limitado alrededor del 3,7 %

• (Na₂O + K₂O) hasta aproximadamente el 3,7 %

• CaO en torno al 1,0 % después de la cocción

Estas condiciones sitúan a la arcilla en un rango de composiciones adecuado para trabajar a temperaturas elevadas, con buena estabilidad dimensional y resistencia al choque térmico, como exigen los productos refractarios.

Un sistema de clasificación con aplicación directa en planta

El uso de PCA permite traducir un conjunto complejo de datos químicos en grupos de arcillas con comportamiento similar. Una vez definidas las ventanas de composición, los fabricantes pueden:

• Evaluar rápidamente nuevas materias primas a partir de análisis químicos rutinarios.

• Ajustar mezclas de arcillas para situarse dentro de los rangos recomendados para cada tipo de producto.

• Anticipar problemas de calidad vinculados a variaciones en la composición de los yacimientos.

• Optimizar los costes de producción al reducir ensayos de planta y tiempos de ajuste.

Aunque el estudio se centra en arcillas serbias, la metodología es fácilmente trasladable a otros contextos geológicos. Para la industria cerámica y refractaria española, este tipo de marcos de clasificación puede ser especialmente útil a la hora de evaluar nuevos yacimientos o gestionar variaciones en materias primas tradicionales.

Conclusiones

El trabajo “From raw clay to ceramics: Evaluating the suitability of raw materials through compositional analysis / De arcilla cruda a cerámica: evaluación de la idoneidad de las materias primas mediante análisis composicional” ofrece una herramienta robusta para relacionar la composición de las arcillas crudas con su comportamiento tecnológico. Además de aportar conocimiento científico, proporciona criterios concretos que pueden integrarse en los protocolos de control de calidad y en la toma de decisiones sobre materias primas.

Para el sector de los materiales cerámicos y refractarios, contar con metodologías de este tipo es clave para seguir mejorando la eficiencia, la sostenibilidad y el rendimiento de los productos finales.

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Fuentes de referencia

• Artículo en ScienceDirect (Elsevier):
  From raw clay to ceramics: Evaluating the suitability of raw materials through compositional analysis – Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, Vol. 64, nº 5, 2025. DOI: 10.1016/j.bsecv.2025.100455.
  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S036631752500041X

• Ficha del artículo y resumen en español en Dialnet:
  https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=10457455

• Registro del artículo en ResearchGate:
  https://www.researchgate.net/publication/394448628_From_raw_clay_to_ceramics_Evaluating_the_suitability_of_raw_materials_through_compositional_analysis_De_arcilla_cruda_a_ceramica_evaluacion_de_la_idoneidad_de_las_materias_primas_mediante_analisis_com