Las cuencas del río Petaquire-Mamo y la quebrada La Zorra son dos sistemas frecuentemente afectados por los fenómenos hidrometeorológicos que azotan las costas del Litoral Central de Venezuela, y su vulnerabilidad se mide por la cantidad de población e infraestructura comprometida cada vez que se desbordan. El estudio tiene como objetivo analizar la respuesta hidrológica de estos sistemas mediante el diseño de modelos computarizados con el programa HEC-HMS (v 4.4.1). Se seleccionaron tres estaciones climatológicas representativas del área de estudio y se diseñaron distribuciones de probabilidades de valores extremos tipo I (EVI) Gumbel, que junto con las curvas de Intensidad Duración Frecuencia (IDF) y Profundidad Duración Frecuencia (PDF), permitieron la calibración de tormentas de 6 horas y 24 horas, así como periodos de retorno de 2, 25, 50 y 100 años. Los resultados confirman ganancias y pérdidas de caudal en la cuenca del río Petaquire-Mamo, las primeras localizadas en sectores altos y medios con porcentajes variables entre 25% y 33%, y las segundas limitadas al sector bajo con porcentajes que oscilan entre 14% y 23%. En todos los casos la litología y la morfometría condicionan la existencia de respuestas hidrológicas lentas pero sostenidas en el tiempo. La quebrada La Zorra responde en forma lineal para las tormentas de 6 horas y 24 horas, mostrando picos de descarga atenuados para el evento más corto y pronunciados para el más extenso, que se escurren con rapidez y son condicionados por los parámetros morfométricos existentes. Esta investigación evidencia la necesidad de implementar medidas que contribuyan a mitigar los efectos de la dinámica hidráulica de las cuencas en los ecosistemas del sector costero, así como la activación de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) que permitan salvar vidas, mediante la reducción de la vulnerabilidad y la mitigación del riesgo en los centros poblados existentes.