En la era actual de mayor conciencia ambiental, las industrias y los medios de transporte están bajo una presión creciente para minimizar su huella ecológica. En particular, las plantas de energía a pequeña escala para el sector marino presentan desafíos ambientales debido a sus emisiones contaminantes. Una tecnología prometedora para abordar este propósito está representada por las turbinas de gas a pequeña escala. En este trabajo, se desarrolla el diseño de una turbina radial y un compresor centrífugo para un motor de 5 MW que se empleará a bordo de los barcos. Después de un diseño unidimensional, el proyecto implica la optimización del diseño aerodinámico y estructural de las dos máquinas utilizando software de simulación dinámica de fluidos y estructural. Se analizan la configuración final obtenida por el proceso de optimización y su rendimiento, demostrando que el uso de una arquitectura radial para la construcción de un conjunto de turbina de gas de 5 MW para propulsión marina es factible. Tanto los procedimientos de optimización del compresor como de la turbina llevaron a valores finales de eficiencias politrópicas que fueron tres puntos porcentuales mayores que los valores de la máquina de diseño inicial, permitiendo simultáneamente reducciones en los factores de uso de estrés de más del 38% y 32% para el compresor y la turbina, respectivamente.