30 de septiembre de 2026
Segmentación de clientes en comercio electrónico a través de k-means
Segmentación de Clientes en Comercio Electrónico por Medio de K-means
Claudecir Réboli Junior; Henrique Raymundo Gioia
DOI: 10.22167/2675-6528-202602784
Artículo derivado de Trabajo de Fin de Curso (TCC), con contenido basado en el trabajo original del estudiante y adaptado al formato editorial de la Revista E&S con el apoyo de la herramienta ResumeAI, una solución de inteligencia artificial desarrollada por el Instituto Pecege para la síntesis y organización textual.
Resumen
En el contexto de la creciente relevancia de los datos para la toma de decisiones organizacionales, la segmentación de clientes fue analizada como un instrumento estratégico para la generación de valor en empresas de comercio electrónico. El objetivo consistió en segmentar los clientes de una base transaccional de una tienda en línea, con el fin de identificar patrones de consumo y apoyar decisiones de marketing. Para ello, se utilizó un enfoque cuantitativo, con aplicación de técnicas de tratamiento de datos, categorización manual de productos y normalización por Z-Score, seguida de la implementación del algoritmo K-Means. La definición del número de clústeres consideró los métodos de la silueta y del codo, complementados por un análisis angular. Los resultados evidenciaron una estructura altamente concentrada, en la cual la mayor parte de los clientes presentó bajo valor individual, mientras que una pequeña porción concentró una significativa participación en la facturación. Se constató la presencia de clústeres unitarios, interpretados como clientes de comportamiento extremo y alto valor estratégico. El análisis permitió identificar diferentes perfiles de consumo y proponer estrategias distintas, desde acciones escalables hasta enfoques altamente personalizados. Se concluyó que la segmentación basada en datos posibilitó una mayor comprensión del comportamiento de los clientes y proporcionó subsidios relevantes para decisiones gerenciales, destacando oportunidades de crecimiento y riesgos asociados a la concentración de ingresos.
Palabras clave: Análisis de datos; Comportamiento del consumidor; Clusterización; Segmentación de mercado; Venta al por menor.
1. Introducción
En el mundo contemporáneo, la consolidación de una cultura de toma de decisiones orientada por datos (data-driven) se ha convertido en un objetivo estratégico para la mayoría de las organizaciones. Sin embargo, los datos brutos, por sí solos, no sustentan decisiones eficaces; es indispensable someterlos a procesos de tratamiento, organización y análisis, para convertirlos en información relevante y consistente (Herdiana et al., 2025).
La capacidad de transformar datos en información valiosa es crucial para la creación de valor en las empresas. Falcão et al. (2016) destacan que el valor de la información para una organización depende directamente de la habilidad del gestor para analizarla y utilizarla para la toma de decisiones correctas, con el fin de alcanzar objetivos específicos.
En este escenario, la segmentación de clientes emerge como una estrategia fundamental. Kotler y Keller (2012) fundamentan que la división del mercado en segmentos es esencial, ya que los consumidores poseen preferencias diversas. John et al. (2023) refuerzan que esta estrategia permite a las organizaciones comprender y atender mejor las demandas de sus consumidores, agrupándolos en función de características compartidas. Haley (1968) complementa que es más eficaz aprovechar segmentos de mercado ya existentes que intentar crear nuevos, adaptando las estrategias de marketing a las necesidades de los consumidores.
Para la segmentación de mercado, se emplean diversas metodologías, siendo el algoritmo K-Means una de las más frecuentes, según lo señalado por Gomes y Meisen (2023) en una revisión literaria. La popularidad del K-Means reside en su simplicidad y capacidad de aplicación en grandes bases de datos. Este método se inserta en el campo del aprendizaje automático no supervisado, donde se utilizan algoritmos para identificar estructuras y agrupaciones naturales en los datos sin supervisión previa (Mahesh, 2019; Goldschmidt y Passos, 2005).
A pesar de la amplia utilización de técnicas de segmentación de clientes en la literatura, se observa una brecha en la aplicación práctica de estos enfoques en bases transaccionales reales. Esta brecha es particularmente evidente en la identificación de patrones de consumo que puedan ser directamente traducidos en acciones de negocio efectivas.
En este sentido, la presente investigación busca responder a la siguiente pregunta: ¿cómo la aplicación del algoritmo K-Means en datos transaccionales de comercio electrónico puede contribuir a la identificación de segmentos de clientes con relevancia estratégica?
La relevancia de este estudio radica en la posibilidad de proporcionar una comprensión profunda del comportamiento del cliente, ofreciendo subsidios para la toma de decisiones gerenciales y destacando oportunidades de crecimiento y riesgos asociados a la concentración de ingresos. Ante este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo segmentar clientes de una base transaccional de comercio electrónico en línea a través del algoritmo K-Means, con el fin de identificar perfiles de consumo distintos y analizar sus implicaciones para la formulación de estrategias de marketing, retención y maximización del valor del cliente.
2. Material y Métodos
La presente investigación adoptó un enfoque metodológico cuantitativo, con el propósito de segmentar clientes de una base transaccional de comercio electrónico. El estudio se centró en la aplicación de técnicas de tratamiento de datos, análisis exploratorio y algoritmos de aprendizaje automático no supervisado, con el objetivo de identificar patrones de consumo. Esta metodología fue seleccionada para responder a la pregunta de investigación sobre la contribución del algoritmo K-Means en la identificación de segmentos de clientes con relevancia estratégica.
El objeto empírico consistió en un conjunto de datos transaccionales públicos, denominado “Online Retail”, obtenido en el Repositorio de Aprendizaje Automático de UC Irvine. La base de datos corresponde a registros de transacciones de una empresa de venta minorista en línea, ubicada en el Reino Unido, abarcando el período de diciembre de 2010 a diciembre de 2011. Inicialmente, el conjunto estaba compuesto por 541.909 registros y ocho variables: InvoiceNo, StockCode, Description, Quantity, InvoiceDate, UnitPrice, CustomerID y Country.
Las etapas iniciales de limpieza y manipulación de los datos se realizaron en el software Microsoft Excel, utilizando la herramienta Power Query. Se eliminaron observaciones con valores nulos o espacios en blanco en las variables CodCliente y Descricao, así como registros donde la Quantidade era inferior o igual a cero. También se excluyeron observaciones de CodEstoque que no representaban productos (como tasas). Después de la limpieza, la base de datos se redujo a 396.370 observaciones.
A continuación, se realizó la categorización manual de los productos en categorías como Accesorios, Alimentos, Animales, Juguetes, Cocina, Decoración, Iluminación, Jardín, Materiales, Papelería, Romántico, Estacional, Utilidades, Vidrios, Vintage y Otros. Esta categorización tuvo como objetivo estructurar los datos para la segmentación, garantizando coherencia con el contexto del negocio y reproducibilidad del estudio (Falcão et al., 2016; Gomes y Meisen, 2023). Después de la categorización, se sumó el valor transaccionado por cliente en cada categoría.
La segmentación de clientes se llevó a cabo mediante un enfoque computacional basado en Machine Learning, específicamente aprendizaje no supervisado (Géron, 2019; Mahesh, 2019; Goldschmidt y Passos, 2005). El algoritmo K-Means se implementó utilizando el lenguaje de programación Python, en el entorno Spyder, a través de la distribución Anaconda. La elección de K-Means se justificó por su simplicidad y escalabilidad en grandes conjuntos de datos (Gomes y Meisen, 2023).
Para sortear la sensibilidad del K-Means a escalas distintas, los datos fueron normalizados utilizando la técnica Z-Score (Goldschmidt y Passos, 2005). Esta normalización transformó los valores de cada atributo para que presentaran media igual a cero y desviación estándar igual a uno, conforme la fórmula Z = (x – μ) / σ. La definición de los centroides iniciales y de los parámetros del algoritmo K-Means siguió las directrices de Johnson y Wichern (2007).
La configuración adoptada en la biblioteca sklearn para K-Means fue: init = ‘k-means++’, max_iter = 100, n_init = 100 y random_state = 100. La determinación del número óptimo de clústeres, un paso crítico (Bassab et al., 1990), se realizó mediante tres métodos: el coeficiente de silueta (Géron, 2019), el método del codo (Géron, 2019) y un análisis angular complementario (Herdiana et al., 2025).
El coeficiente de silueta calculó el promedio del coeficiente de silueta de todas las observaciones, utilizando la fórmula (b-a) / max(a-b). El método del codo calculó la Suma de Cuadrados Intra-Clúster (WCSS), graficando los valores para identificar el punto de inflexión de la curva, donde WCSS = ΣΚ=1 ΣΧ₁€CK ||Xi – μκ||². El análisis angular de Herdiana et al. (2025) midió el ángulo formado entre segmentos de recta del gráfico del codo, indicando el menor valor de tan(ψ).
A pesar de que el coeficiente de silueta y el análisis visual del codo sugirieron dos clusters como matemáticamente óptimos, el análisis angular indicó la formación de seis clusters como la configuración más adecuada. Esta decisión se tomó para conciliar la optimización estadística con la utilidad gerencial, permitiendo la identificación de perfiles de consumo más diferenciados y relevantes para la formulación de estrategias de marketing, retención y maximización del valor del cliente.
3. Resultados y Discusión
La aplicación del algoritmo K-Means a la base de datos transaccional resultó en la formación de seis clústeres distintos, según el análisis inicial. El Clúster 0 se destacó por agrupar a la gran mayoría de los clientes, con 4.298 individuos, lo que representa el 99,15% de la base total. Este grupo fue responsable de 6.093.130 del valor transaccionado, lo que corresponde al 69,55% de los ingresos totales. En contraste, los Clústeres 1, 2 y 5 estuvieron compuestos por un solo cliente cada uno, representando una porción mínima de la cantidad de clientes, pero contribuyendo con el 3,19%, 2,96% y 1,92% del valor transaccionado, respectivamente. El Clúster 3, con 30 clientes (0,69%), generó 1.388.548 del valor total, y el Clúster 4, con cuatro clientes (0,09%), contribuyó con 572.121 de los ingresos. Esta distribución inicial ya indicaba una heterogeneidad significativa en la base de clientes, con una concentración de valor en pocos individuos.
Para validar la configuración de seis clústeres, se realizó un análisis exploratorio adicional con la formación de cuatro clústeres. En esta nueva configuración, el Clúster 1 abarcó 4.299 clientes (99,17% de la base), respondiendo por 6.261.602 del valor transaccionado, es decir, 71,47% de los ingresos. El Clúster 0, con 31 clientes (0,71%), contribuyó con 1.505.278 del valor, o 17,18% de los ingresos. El Clúster 2, con un cliente (0,03%), generó 259.657 del valor (2,96%), y el Clúster 3, con cuatro clientes (0,09%), representó 734.529 del total (8,38%). Aunque esta configuración de cuatro clústeres pudiera parecer más simplificada, demostró una limitación crucial al agrupar al cliente con código 16446, que poseía la cuarta mayor facturación de la base (168.472) y era altamente especializado en la categoría de Papelería, dentro de un clúster mayor. Esta fusión comprometería la capacidad del modelo para capturar perfiles atípicos y estratégicamente relevantes para el negocio, justificando el mantenimiento de los seis clústeres originales.
La decisión de mantener la segmentación en seis clústeres, incluso con la presencia de agrupaciones unitarias (Clústeres 1, 2 y 5), se alinea con las propiedades del algoritmo K-Means en bases de datos con alta heterogeneidad y observaciones extremas. Estos clústeres unitarios no fueron considerados ruido estadístico, sino representaciones de clientes con patrones de consumo excepcionales y de alto valor estratégico. Conjuntamente, los tres clústeres unitarios y el Clúster 4 (con cuatro clientes) fueron responsables del 8,07% de la facturación total. La identificación de estos perfiles extremos es gerencialmente relevante, ya que permite la formulación de estrategias altamente personalizadas, enfocadas en la retención y maximización del valor del cliente a lo largo del tiempo. El análisis de los centroides de cada clúster por categoría de consumo, tras la reorganización para mayor claridad, reveló patrones específicos que fundamentan las estrategias de marketing.
Análisis de los Clusters
El análisis de los clústeres se realizó mediante la agrupación de los resultados en tres grupos gerenciales, definidos a partir de características similares en cuanto a representatividad en la base de clientes, contribución a la facturación y patrón de consumo. El primer agrupamiento, denominado Bajo-Medio Ticket Promedio, está compuesto exclusivamente por el Clúster 1. Este clúster concentra 4.298 clientes, que corresponden al 99,15% de la base total, y es responsable de 6.093.130 del valor transaccionado, o el 69,55% de los ingresos. El perfil de consumo de este grupo es diversificado, con mayor participación en las categorías Utilidades, Cocina y Vintage, cuyos valores en los centroides fueron 215, 146 y 134, respectivamente. La gran cantidad de clientes y la dispersión del consumo entre diversas categorías indican que este grupo es la principal base de sustento del volumen de ventas de la tienda online.
A pesar de su vasta representatividad en número de clientes, la participación del grupo Bajo-Ticket Medio en la facturación es proporcionalmente menor, lo que sugiere un valor transaccionado medio por cliente inferior en comparación con los otros agrupamientos. Desde una perspectiva gerencial, la principal oportunidad para este grupo reside en la ampliación del valor generado por cliente. Esto puede lograrse mediante estrategias escalables, como el aumento del ticket medio, el estímulo a la recurrencia de compras y la implementación de acciones de cross-selling. Sin embargo, la dimensión masiva del grupo limita la viabilidad de estrategias altamente individualizadas, haciendo más eficaz la adopción de campañas de marketing segmentadas a gran escala, con el objetivo de optimizar el engagement y la conversión de forma eficiente.
El segundo agrupamiento, denominado Alto Ticket Medio, está formado por los Clústeres 2 y 3. Este grupo, aunque representa una cantidad reducida de clientes, con 30 clientes en el Clúster 2 (0,69% de la base) y cuatro clientes en el Clúster 3 (0,09% de la base), posee una elevada contribución individual a la facturación. El Clúster 2 responde por 1.388.548 del valor transaccionado, o 15,85% de los ingresos, con mayor concentración de consumo en Utilidades (8.231), Materiales (6.293) y Cocina (5.726). Por su parte, el Clúster 3, que contribuye con 572.121 del valor transaccionado (6,53%), presenta mayor concentración en las categorías Cocina (19.699), Romántico (18.389) y Materiales (17.828). En conjunto, estos dos clústeres suman 34 clientes, representando solo el 0,78% de la base, pero son responsables del 22,38% del valor total transaccionado, evidenciando su relevancia económica.
La principal característica del grupo Alto Ticket Promedio es la significativa contribución económica por cliente, lo que los convierte en objetivos estratégicos para acciones de retención y maximización de la relación. Desde el punto de vista gerencial, iniciativas como programas de fidelidad, atención personalizada y ofertas de up-selling son altamente recomendadas para este grupo. El objetivo es ampliar la recurrencia de compras y el valor de la relación a largo plazo. Sin embargo, la pequeña cantidad de clientes en este grupo también representa un riesgo considerable para el negocio, ya que la pérdida de pocos individuos puede generar un impacto financiero desproporcionado en la facturación total de la empresa, exigiendo un monitoreo y cuidado continuos.
El tercer agrupamiento, clasificado como Ticket Medio Muy Alto, está compuesto por los Clústeres 4, 5 y 6. Este grupo es el de menor tamaño en la solución adoptada, reuniendo solo siete clientes en total, lo que corresponde al 0,16% de la base de clientes. Sin embargo, estos pocos clientes son responsables de aproximadamente el 8,07% del valor transaccionado, demostrando un poder de compra y compromiso excepcionalmente altos. El Clúster 4, con un único cliente, exhibió una fuerte concentración en Papelería, con un valor de 168.470 en el centroide. El Clúster 5, también con un cliente, se destacó por Decoración (70.211), Romántico (31.822) y Vintage (31.132). Finalmente, el Clúster 6, igualmente unitario, presentó mayor concentración en Utilidades (53.998), Juguetes (30.485) y Materiales (29.815).
Los resultados para el agrupamiento “Ticket Medio Altísimo” evidencian comportamientos de consumo con valores transaccionados extremadamente elevados en comparación con los demás grupos. Gerencialmente, estos clientes son considerados de altísima relevancia económica y demandan un seguimiento individualizado y estratégico. La oportunidad reside en el establecimiento de relaciones comerciales a largo plazo, con atención personalizada e integración con procesos operativos, como logística y planificación de abastecimiento, para garantizar la satisfacción y la fidelidad. Sin embargo, la interpretación de estos agrupamientos requiere cautela, ya que la formación de clusters con pocos clientes puede ser resultado tanto de perfiles de consumo genuinamente diferenciados como de la influencia de observaciones extremas en el algoritmo K-Means. Así, estos hallazgos deben ser vistos como evidencias de comportamientos extremos o altamente diferenciados en la base de datos estudiada, y no necesariamente como segmentos de mercado generalizables.
Síntesis de los Agrupamientos
La organización de los resultados en tres grupos gerenciales reveló una estructura de consumo fuertemente concentrada en la base de clientes analizada. El primer grupo, que abarca la vasta mayoría de los clientes, representa la principal base de volumen de ventas y demanda estrategias de marketing escalables. En contrapartida, los grupos de Alto y Altísimo Ticket Medio, aunque numéricamente pequeños, concentran una porción significativa de la facturación, justificando enfoques altamente personalizados y enfocados en la retención y en la relación individualizada. Esta dualidad de perfiles de consumo subraya la necesidad de una estrategia de marketing multifacética, capaz de atender a las diversas necesidades y valores de los clientes.
La concentración de ingresos en una porción muy reducida de la cartera de clientes representa un riesgo sustancial para el negocio. Los Clústeres 2 a 6, que corresponden a solo el 0,85% de la base de clientes, son responsables del 30,45% del valor transaccionado. Esta proporción es aún más acentuada que la relación 80/20, frecuentemente asociada al principio de Pareto (Pareto, 1996), indicando una alta dependencia de pocos clientes para la sostenibilidad de los ingresos. Por lo tanto, los hallazgos enfatizan la urgencia de desarrollar estrategias diferenciadas de relación, combinando acciones masivas para la base mayoritaria con iniciativas individualizadas y de alto contacto para los clientes de mayor valor, mitigando riesgos y explorando oportunidades de crecimiento.
Limitaciones del K-Means y Otros Algoritmos
Aunque el algoritmo K-Means fue seleccionado por su simplicidad, escalabilidad y amplio uso en la segmentación de clientes, su aplicación en este estudio reveló algunas limitaciones inherentes. El K-Means se basa en distancias y centroides, lo que lo hace sensible a la escala de las variables, a la distribución de los datos y, notablemente, a la presencia de observaciones extremas. La identificación de clusters unitarios, aunque interpretada como perfiles de alto valor estratégico, también puede ser una manifestación de esta sensibilidad a los valores atípicos, lo que exige una cuidadosa interpretación de los resultados.
La literatura apunta a la existencia de métodos alternativos que podrían ofrecer perspectivas complementarias. El agrupamiento jerárquico, por ejemplo, permitiría un análisis de la formación de grupos en diferentes niveles de granularidad, sin la necesidad de predefinir el número de clústeres, lo que podría enriquecer la comprensión de la estructura de los datos. Otro algoritmo, el DBSCAN, sería útil para verificar si los clientes identificados como extremos por el K-Means son, de hecho, observaciones aisladas o parte de regiones de mayor densidad. La ausencia de una comparación con estos enfoques constituye una limitación de la investigación, ya que impide la verificación de la robustez y la reproducibilidad de los agrupamientos identificados, dejando una oportunidad para futuras investigaciones.
En resumen, la segmentación de clientes a través del algoritmo K-Means permitió identificar perfiles de consumo distintos y sus implicaciones estratégicas para el comercio minorista en línea. Los resultados revelaron una base de clientes heterogénea, con una gran mayoría de bajo valor individual y una pequeña porción de clientes de altísimo valor, que concentran una parte desproporcionada de los ingresos. Esta comprensión profunda del comportamiento de los clientes proporciona subsidios valiosos para la formulación de estrategias de marketing, retención y maximización del valor del cliente, abordando tanto las oportunidades de crecimiento como los riesgos asociados a la concentración de ingresos, y respondiendo al objetivo de identificar patrones de consumo y apoyar decisiones de marketing.
4. Conclusión
El estudio buscó segmentar clientes de una base transaccional de comercio electrónico mediante el algoritmo K-Means, con el objetivo de identificar perfiles de consumo distintos y analizar sus implicaciones para la formulación de estrategias de marketing, retención y maximización del valor del cliente. Se verificó una estructura de consumo altamente concentrada, en la cual la vasta mayoría de los clientes, correspondiente al 99,15% de la base, presentó bajo valor individual, pero fue responsable del 69,55% de los ingresos. En contraste, se identificó una pequeña porción de clientes, representando el 0,85% de la base, que concentró el 30,45% de la facturación total, incluyendo clústeres unitarios que representan perfiles de consumo extremos y de alto valor estratégico. Esta segmentación posibilitó una comprensión profunda del comportamiento de los clientes, proporcionando subsidios para la formulación de estrategias de marketing diferenciadas, desde acciones escalables para la base mayoritaria hasta enfoques altamente personalizados para los clientes de mayor valor, y destacó oportunidades de crecimiento y riesgos asociados a la concentración de ingresos.
A pesar de la relevancia de los hallazgos, la investigación presentó limitaciones. El algoritmo K-Means demostró sensibilidad a la escala de las variables, a la distribución de los datos y a la presencia de observaciones extremas, lo que pudo haber influido en la formación de clústeres unitarios. Adicionalmente, la utilización de datos de un único minorista del Reino Unido y de un período de un año restringe la generalización de los resultados, y la categorización manual de los productos pudo haber introducido sesgos interpretativos. Para estudios futuros, se sugiere la comparación de los agrupamientos identificados con métodos alternativos, como el agrupamiento jerárquico o el DBSCAN, a fin de verificar la robustez y la reproducibilidad de los resultados, enriqueciendo la comprensión de la estructura de los datos y la aplicabilidad gerencial.
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Artículo originario del Trabajo de Conclusión de Curso de la Especialización en Data Science y Analytics del MBA USP/Esalq
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