Esta tese é focada em jogos sérios que simulam situações realistas. O objetivo destes jogos vai além do mero entretenimento para outras áreas, tais como treinamento, por exemplo. Como algumas áreas da Ciência da Computação já fornecem métodos e ferramentas para a simulação de situações realistas, é altamente desejável que possamos usá-los neste tipo de jogos sérios. Esta tese introduz um novo framework no qual técnicas de simulação oriundas de diferentes áreas, tais como modelagem e simulação, sistemas de informação geográfica e sistemas multi-agentes, podem ser integradas em uma arquitetura de jogos sérios. A solução proposta resultou na concepção de um novo paradigma para modelagem de simulações chamado de simulação orientada a processos, que combina aspectos diferentes dos paradigmas mais tradicionais de simulação orientada a objetos e simulação orientada a agentes. A ideia principal da simulação orientada a processos é a separação entre o estado e o comportamento das entidades envolvidas na simulação. Esta característica favorece a modularização de comportamentos complexos e a integração em uma única simulação de diferentes modelos de simulação que interferem entre si. Baseado no paradigma de simulação orientada a processos, foi desenvolvida uma extensão do conhecido formalismo de simulações DEVS, chamada Process-DEVS, para a modelagem de simulações baseadas em eventos discretos. Alguns formalismos, tais como workflows e processos em espaços celulares, foram mapeados para o Process-DEVS e testados na implementação de dois sistemas: um jogo de treinamento e um sistema de planejamento de contingência, ambos projetados para a indústria de gás e petróleo.