Brazil is a country of continental dimensions, so it is very frequent the need to transport products through distances of over 2,000 km. Historically, freight transportation is heavily based on road mode, although it is not the most economical and environmentally efficient mode for long distances. In the past few years, the Brazilian government has focused on a more balanced and rational transportation matrix, with several planned projects aimed at linking high production areas to exporting ports and not many projects directed to the domestic market. As a result, Brazil's transportation matrix for export markets is more balanced, while freight transportation to the domestic market is done almost exclusively by road. This is an adverse scenario for Brazilian industries that depend on raw materials produced in other regions of the country, such as the poultry and pork sectors in the states of Santa Catarina and Rio Grande do Sul. These Southern states must procure maize especially from the Center-West states, traversing by road distances that can easily reach more than 1,000 km, as currently there is no railway linking these states. The higher demand occurs in months with higher freight values and lower truck availability, which could be alleviated by using a storage strategy; however, these states face a deficit of static storage capacity. Hence, this thesis aims to design alternatives for the improvement of the Brazilian logistics network related to domestic market of agricultural products in a more sustainable way, by proposing a two-level optimization model for transportation and warehouse networks, integrated with a Geographic Information System (GIS). The proposed method designs a new railway to link the Center-West and the South regions; selects the location of warehouses that need to increase the static storage capacity and determines the necessary volume for them; assesses the most used transportation infrastructures; and finds the most promising entry points to import maize from Paraguay, Argentina, and other countries. The objective function that was developed took into consideration the minimization of the total cost and the CO₂ emissions. In addition, this thesis proposed a railway network design model to project a new railway that includes the criteria to define its start, intermediate, and end points and to determine the area of influence and the potential cargo. The proposed new railway generated positive results, attracting substantial cargo volume and generating a more balanced and rational transportation matrix. The positive effects increased when the new railway was combined with the optimal increase of the static storage capacity of the bulk warehouses. In addition, it was possible to compare the improved Brazilian transportation matrix with the ones from other countries of similar size. The obtained results can subside policy makers and railway designers and reinforce the need of multiple and coordinated actions and measures, and the importance of a long-term planning strategy.

O Brasil é um país de dimensões continentais, sendo comum transportar produtos por distâncias superiores a 2.000 km. Historicamente, o transporte de cargas é fortemente baseado no modo rodoviário, apesar de este não ser o modo mais econômico e ambientalmente eficiente para longas distâncias. Nos últimos anos, o governo brasileiro tem focado numa matriz de transportes mais equilibrada e racional, com vários projetos planejados para ligar áreas de alta produção a portos de exportação e poucos projetos voltados para o mercado interno. Como resultado, a matriz de transportes do Brasil para os mercados de exportação é mais balanceada, enquanto o transporte de cargas para o mercado doméstico é realizado quase que exclusivamente por rodovias. Este é um cenário adverso para as indústrias brasileiras que dependem de matérias primas produzidas em outras regiões do país, como o setor de aves e suínos dos estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul. Esses estados do Sul precisam adquirir milho principalmente dos estados do Centro-Oeste, percorrendo rodovias por distâncias que facilmente superam 1.000 km, já que atualmente não há ferrovias ligando esses estados. A maior demanda ocorre em meses em que o valor dos fretes é maior e a disponibilidade de caminhões é menor, o que poderia ser amenizado utilizando-se uma estratégia de armazenagem; no entanto, estes estados sofrem de déficit de capacidade estática. Dessa forma, este trabalho busca traçar alternativas visando a melhoria da rede logística brasileira para o mercado doméstico de produtos agrícolas de forma mais sustentável, a partir da estruturação de um modelo de otimização em dois níveis de redes de transportes e de armazenagem, integrado com um Sistema de Informações Geográficas (SIG). O método proposto desenha uma nova ferrovia para conectar as regiões Centro-Oeste e Sul, seleciona armazéns e determina o volume de aumento da capacidade estática; avalia as infraestruturas de transporte mais utilizadas; e encontra os pontos de entrada mais promissores para importação de milho do Paraguai, da Argentina e de outros países. A função objetivo desenvolvida deu conta da minimização do custo total e das emissões de CO₂. Além disso, este trabalho propôs um método para desenhar uma nova ferrovia, que inclui critérios para definir a localização dos seus pontos de origem, intermediários e de destino e determinar a área de influência e carga potencial. A nova ferrovia proposta gerou resultados positivos, atraindo volume de carga considerável e gerando uma matriz de transportes mais balanceada e racional. Os efeitos positivos aumentaram quando a nova ferrovia foi combinada ao aumento ótimo na capacidade estática de armazenagem dos armazéns de granéis sólidos. Além disso, foi possível comparar a matriz de transportes melhorada com as de outros países de tamanho similar. Os resultados obtidos podem subsidiar os formuladores de política e os projetistas de ferrovia e reforçam a necessidade de múltiplas e coordenadas ações e medidas, além da importância de uma estratégia de planejamento de longo prazo.