La presente tesis tuvo como objetivo desarrollar un procedimiento metodológico para aplicar la ingeniería de confiabilidad al análisis de productos, dispositivos, equipos o sistemas industriales, mediante la modelación de tiempos de falla con comportamiento en forma de curva de bañera, utilizando distribuciones de probabilidad clásicas y avanzadas. La investigación abordó un problema de carácter académico identificado en la formación del ingeniero industrial: la ausencia de una metodología aplicada, clara y reproducible que permita seleccionar, ajustar e interpretar de manera adecuada modelos probabilísticos capaces de representar fallas con comportamiento no monótono. El estudio se fundamentó en datos de referencia ampliamente utilizados en la literatura de confiabilidad y combinó análisis exploratorio, estimación no paramétrica de la función de riesgo y ajuste de modelos paramétricos mediante máxima verosimilitud. Se compararon distribuciones tradicionales y extendidas con base en criterios estadísticos y de coherencia ingenieril, evaluando métricas como el tiempo medio hasta la falla, la vida media residual y la probabilidad de supervivencia. Los resultados evidenciaron que los modelos probabilísticos flexibles ofrecen una representación más adecuada de las fases de mortalidad temprana, vida útil estable y desgaste acelerado, superando las limitaciones de la distribución Weibull estándar. Asimismo, se demostró que la correcta selección del modelo influye directamente en la interpretación del comportamiento de falla y en la generación de información útil para la toma de decisiones en confiabilidad. La principal aportación del trabajo consiste en la sistematización de un procedimiento metodológico reproducible, documentado mediante scripts en el software R, que fortalece el vínculo entre la estadística aplicada y la ingeniería de confiabilidad en el ámbito académico de la Ingeniería Industrial.