En este trabajo, se ha utilizado un diseño integrado de un sistema de refrigeración de supermercado para obtener un proceso con mejor operabilidad. Se formula como un problema de optimización multiobjetivo donde el rendimiento del control se evalúa mediante seis índices y las variables de diseño son el número y la potencia discreta de cada compresor a instalar. La dependencia funcional entre diseño y rendimiento es desconocida, por lo tanto, la configuración óptima debe obtenerse a través de una experimentación computacional. Este trabajo tiene un doble objetivo: adaptar la metodología de respuesta de superficie (SRM) para optimizar problemas sin variabilidad experimental como son los computacionales y mostrar la ventaja de considerar el diseño integrado. En el marco de la SRM, el problema se plantea como un diseño de mezcla con restricciones y un modelo cúbico sinérgico donde se aplica un diseño D-óptimo para realizar los experimentos. Finalmente, el problema multiobjetivo se reduce a un solo objetivo mediante una función de deseabilidad. La configuración óptima de la distribución de potencia de los tres compresores, en porcentaje, es (50,20,20). Esta solución tiene un excelente comportamiento con respecto a los seis índices propuestos, con una reducción significativa en las oscilaciones temporales de las variables controladas y el consumo de energía en comparación con otras posibles distribuciones de potencia.