Para manter a vantagem competitiva e a satisfação dos seus clientes, as empresas devem analisar constantemente seus processos de atendimento, com o propósito de identificar oportunidades de melhoria. Dentre os pontos a serem investigados, as filas é um dos fatores que geram maior incidência de insatisfação dos clientes, devido aos longos tempos de espera associados à sua formação. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo investigar e analisar como a simulação computacional pode otimizar o fluxo de atendimento, reduzir os tempos de espera e melhorar a qualidade do serviço prestado aos pacientes em uma unidade hospitalar no município de Natal/RN. Para isso, foi utilizada uma metodologia descritiva, aplicada e qualitativa, com o método de estudo de caso e aplicação do software Arena. Primeiramente, foram coletados, durante seis meses, dados sobre o fluxo de atendimento atual na unidade hospitalar, incluindo os tempos de espera, a utilização dos recursos e as demandas dos pacientes. Em seguida, foi desenvolvido um modelo de simulação computacional que reproduzisse o sistema de atendimento atual. Esse modelo foi validado com base nos dados reais coletados. A simulação apontou elevados tempos de filas nas etapas de atendimento e triagem. Diante disso, foram realizadas simulações com diferentes cenários e estratégias para identificar as melhores soluções para otimizar o fluxo de atendimento. Por fim, foi proposto a inserção de profissionais nos setores e apontados como gargalos, o que resultou em melhoria no atendimento e redução significativa no tempo de espera das filas. Assim, com essas medidas, espera-se aumentar a satisfação dos clientes sem incorrer em elevados custos para a organização.