Este estudio doctoral se centra en la evaluación del rendimiento térmico de un concentrador solar tipo parabólico compuesto (CPC) que opera con un nanofluido como medio de transferencia de calor. El trabajo se enmarca en la creciente necesidad de optimizar la eficiencia de los sistemas de energía solar térmica de temperatura media, a la vez que se exploran alternativas innovadoras para mejorar sus propiedades de absorción y transferencia de calor. La investigación abarca la síntesis, caracterización y aplicación de nanopartículas de carbono obtenidas mediante un método hidrotermal, para su posterior uso en la formulación de nanofluidos estables. Se detalla el diseño y la construcción del colector CPC, así como la implementación de una metodología de prueba, basada en la norma ANSI/ASHRAE 93-2010, para la evaluación de su rendimiento térmico. Los resultados experimentales demuestran que el nanofluido de carbono no solo exhibe una estabilidad destacable, sino que también incrementa de manera significativa la eficiencia térmica del colector hasta en un 51% en comparación con el agua. Además de la mejora en el rendimiento, la tesis también discute las implicaciones de estos hallazgos, subrayando el potencial de los nanofluidos como una solución viable para superar las limitaciones de los fluidos de trabajo convencionales en aplicaciones de energía solar. El estudio concluye con una serie de recomendaciones para el diseño de futuros colectores solares, sugiriendo la exploración de nuevos materiales y fluidos de trabajo para optimizar aún más la captación y transferencia de energía solar.

This doctoral research investigates the thermal performance of a Compound Parabolic Concentrator (CPC) utilizing a nanofluid as the heat transfer medium. This work is highly relevant given the demand for optimizing the efficiency of medium-temperature thermal solar systems and the pursuit of innovative ways to boost heat absorption and transfer capabilities. The study rigorously details the process from material science to application. It covers the hydrothermal synthesis, comprehensive characterization, and application of carbon nanoparticles used to formulate a stable nanofluid. Furthermore, the thesis outlines the design and construction methodology of the CPC collector and the subsequent implementation of performance tests according to the ANSI/ASHRAE 93-2010 standard. Experimental data conclusively show that the carbon nanofluid not only achieves outstanding stability but also leads to a substantial thermal efficiency improvement in the collector, reaching an increase of up to 51% over conventional water. Beyond the performance results, the thesis discusses the significance of these findings, asserting the viability of nanofluids as a practical solution to overcome the limitations inherent in traditional solar working fluids. The findings offer a strong basis for future advancements, concluding with a series of specific design recommendations for next-generation solar collectors, encouraging further exploration into novel materials and fluids to maximize solar energy capture and transfer.