1. Сеговия.
Сеговию можно бойти в совершенно спокойном темпе за несколько часов. только на прогулку я бы выделил не 30-45 минут (передвижения между достопримами, а часа 2). Церковь Ла Вера Крус за городом - под Альказаром, туда пешком проблемно, да и часы работы не ахти. Так что на Сеговию - 6-7 часов. Пообедать где-нить на плаза Майор с видом на Кафедрал. Кстати, внутри него ничего особо суперпримечательного нет, но внешне великолепен. 1:15_1:30 езды от Мадрида. Автобус однозначно - 500 м от Акведука, ж/д станция - километра 1,5-2, далеко. При желании после обеда вполне можно проехать в Ла Гранху (20 мин., прямо ко дворцу), посмотреть королевскую резиденцию и погулять немножко по очень красивому парку (бесплатно, ибо фонтаны зимой не работают). В 9 утра из Мадрида выедете, в 9 вернетесь.
2. Куэнка. Поездом автобусом туда 2:25 - 2:30, чем ехать - без разницы, ж/д и автовокзал рядом. Рассчитывайте на 5-6 часов - в неспешном темпе. Минут 30 от ж/д до начала старой части, которая только интерес и представляет. Пообедать можно на плаза Майор - дешево, вкусно. Обязательно: пройти через мост к парадору, подняться на верхние скалы за городом - обалденные виды!, погулять по серпантинам запутанных древних улочек, вьющимся по скалам. Нюанс: чисто физически - то вверх, то вниз...

В принципе (если без Ла Гранхи) то при поездках в Сеговию и Куэнку обратно в Мадрид можно вернуться часам к 6 вечера. Только учтите, что (по-моему, нужно уточнить) из Куэнки вечером транспорта на Мадрид не так уж и много.

Города чисто территориально вполне сравнимы с Сиеной, только они - несколько вытянутые эдакие треугольники. Посмотрите в разделе Наши поездки мой топик Путешествие в Испанию. Мадрид и окрест - чисто практические моменты там подробно обрисованы и есть все транспортные ссылки. Талюша тоже подробно писала в своем ЖЖ про поездки в Толедо, Сеговию, Куэнку - с кучей фоток.

Ничего страшного, ИМХО.
Если не отказываться от Куэнки, Толедо и Сеговии, то другого варинта просто нет. Мне кажется, не стоит первый же день пребывания в Мадриде совмещать с посещением крупногй коллекции живописи. В первый день нужно просто походить по Мадриду, набраться чисто визуальных впечатлений.
Возможно, имеет смысл поехать в Эскориал с утра, а к обеду вернуться в Мадрид, чтобы часов в 5 - а уже стемнеет, отправиться в Прадо - он до восьми работает. Так что "перерывчик" между Эскориалом и Прадо будет относительно солидный - в 3-4 часа.
И еще: в Эскориал однозначно нужно поехать 9-часовым автобусом с Moncloa (бус 664 или 661) - автовокзал буквально рядом с монастырем, в отличие от ж/д станции, до которой еще пилить и пилить по весьма невразумительной своременной коттеджной застройке. Это сэкономит 1-1,5 часа времени. Пообедать тоже лучше где-нибудь в Эскориале - в ожидании автобуса, ибо сам городок - ничего особенного, тут главное - монастырь.

Саламанка, конечно, богаче архитектурно - зданиями, церквями, монастырями, плаза Майор (!) и прочими культценностями. Куэнка - необычна (на скалах) и чрезвычайно живописна со стороны, а внутри - это старый, приятный небольшой городок.  Саламанка требует более вдумчивого подхода к маршруту и намного больше времени. Мне дня в Саламанке не хватило.