Este trabalho propõe uma abordagem para o diagnóstico de falhas de software em sistemas complexos tolerantes a falhas, abrangendo as fases de deteção de erros, localização de falhas e recuperação do sistema. Os erros são detetados na primeira fase, explorando o suporte do sistema operativo. As falhas são identificadas durante a fase de localização, através de uma abordagem baseada em aprendizagem automática. Em seguida, a melhor ação de recuperação é acionada assim que a falha é localizada. Ações de feedback também são usadas durante a fase de localização para melhorar a qualidade da detecção ao longo do tempo. Uma aplicação do mundo real da área de controlo de tráfego aéreo foi usada como estudo de caso para avaliar a abordagem proposta. Os resultados experimentais, obtidos por meio da injeção de falhas, mostram que o mecanismo de diagnóstico é capaz de diagnosticar falhas com alta precisão e baixo overhead.