En este paper se pretende diseñar un modelo de optimización multirespuesta para un proceso de producción químico no optimizado en una entidad del clúster petroquímico colombiano. Se realiza la estimación y diagnosis de un diseño experimental tipo central compuesto. Las variables respuestas corresponden al costo global de operación y rendimiento del proceso, mientras que los factores controlables son: Temperatura (°C), Concentración del polímero (%) y Concentración de oxígeno (%). Se determinan las interacciones entre factores y la deseabilidad compuesta, cuyo valor indica que en la quinta ejecución se localiza el óptimo global de la operación.