Las bombas centrífugas son conocidas por transportar agua de manera eficiente desde un punto determinado. Sin embargo, han surgido grandes preocupaciones en las aplicaciones de suministro y distribución de agua respecto a su eficiencia operativa, que fueron causadas por las pérdidas acumuladas y el crecimiento repentino del consumo de energía. Por lo tanto, mitigar estas preocupaciones es importante para mejorar el rendimiento de la bomba centrífuga. Este estudio utilizó ANSYS 2022 R2 para el proceso de diseño de optimización, combinando las fortalezas de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y el Método de Superficie de Respuesta (RSM), para llegar a un diseño óptimo para una bomba de agua centrífuga. Se incluyeron palas separadoras, con una longitud del 80% de la pala principal, en el diseño para evaluar sus efectos en el rendimiento de la bomba. También se investigaron parámetros de diseño como la colocación de las palas separadoras, sus relaciones elípticas y la lengüeta de la voluta, para una mejora adicional. Los resultados indican que encontrar un equilibrio perfecto entre la colocación de las palas separadoras, el diseño del clearance y el grosor de la lengüeta de la voluta, y configurar la relación elíptica de las palas separadoras mejora el rendimiento de la bomba. El diseño óptimo resulta en mejoras del 27.35%, 15.70%, 28.18%, 16.67% y 8.36% en eficiencia total, altura total, eficiencia estática, altura estática y consumo de energía, respectivamente.