En este trabajo se presenta una metodología para detectar fallas incipientes en máquinas rotatorias. La metodología está basada en el análisis de cicloestacionariedad, la cual está presente en las señales de vibración generadas por máquinas rotatorias. De particular interés son las componentes cicloestacionarias de segundo orden y de órdenes superiores, puesto que contienen información relevante, que puede ser usada para detección temprana de fallas en rodamientos y transmisiones de engranajes. La primera etapa de la metodología consiste en la separación de las componentes de primer orden de la señal de vibración, para posteriormente centrar el análisis en la señal residual, la cual contiene las componentes ciclostacionarias de órdenes superiores. Luego, la señal residual es digitalmente filtrada y demodulada, considerando el rango de frecuencia de mayor importancia. Finalmente, la señal residual demodulada es autocorrelacionada, obteniendo una señal donde las componentes espectrales generadas por la presencia de una posible falla localizada pueden ser efectivamente detectadas. La metodología es validada analizando mediciones experimentales de vibraciones para dos casos particulares. El primero es la detección de una grieta en uno de los dientes de un sistema de transmisión y, el segundo, la detección de una picadura en la pista interna de un sistema de rodamientos. Los resultados muestran que el método propuesto para el monitoreo de condición de máquinas rotatorias es una herramienta útil en las tareas de diagnóstico de fallas, el cual complementa los análisis con técnicas de diagnóstico tradicionales.