Suggestiva la partenza della terza frazione, direttamente dal ponte della nave militare Juan Carlos I, in omaggio all'Armada Española. Una delle differenze fra il Tour e le altre grandi corse a tappe si può riscontrare nel ritmo di gara: alla Grande Boucle si va tutti i giorni al massimo, Giro e Vuelta, invece, consentono di tanto in tanto di tirare il fiato.
L'avvio di oggi da Cadiz è davvero blando, poco sopra i 30 km/h. Non manca però la fuga e a provarci sono in cinque: Wyss (BMC), Màs Bonet (Caja Rural), Cousin (Europcar), Fumeaux (Iam) e l'immancabile Van Rensburg (MTN), ultimo ad arrendersi ieri. Il corridore sudafricano è al suo primo grande giro e si sta mettendo in luce per coraggio e resistenza. Poca voglia di inseguire nel gruppo, tanto che gli attaccanti accumulano subito un margine di 6 minuti. La Movistar occupa la testa del plotone ma senza forzare, così è la Orica a prendere l'iniziativa, dimostrando di voler puntare forte su Michael Matthews per la vittoria di tappa. Sono quattro i Gpm sparsi sul percorso di oggi, facile immaginare che ci sarà battaglia fra i fuggitivi per aggiudicarsi i punti disponibili. Sul primo Gpm, il Puerto de Galis, Cousin conquista il primo posto mettendosi dietro Màs Bonet e Wyss. Alle spalle dei cinque, il lavoro della Orica dà i suoi frutti e il ritardo del plotone scende a 3 minuti e mezzo. Il Francese della Europcar agguanta la prima piazza anche sull'Alto Alcornocales, secondo Gpm di 3° categoria, precedendo sempre Wyss e Màs Bonet. La corsa si ravviva sulla terza ascesa: Fumeaux non riesce a tenere le ruote dei compagni di fuga e si stacca, Màs Bonet si lancia all'attacco in solitaria.
Nel gruppo si vede in difficoltà un po' a sorpresa Peter Sagan, che fin dalle rampe iniziali dell'Alto del Camino staziona in coda insieme ad un altro velocista, Yahueni Hutarovich. Lo spagnolo Bonet fa suoi sia i due sprint intermedi che il traguardo del terzo Gpm e spinge al massimo: il vantaggio sul gruppo dei big è di 4 minuti e mezzo; soltanto la Orica sembra interessata a tenere sotto controllo i corridori in fuga quando mancano poco meno di 60 km all'arrivo. Dopo aver scollinato davanti a tutti sull'ultima difficoltà della giornata, il Puerto de Boyar, Màs Bonet conserva 3 minuti di vantaggio sul gruppo con meno di 50 km da percorrere, e comincia a crederci. In testa al plotone la Orica viene affiancata dalla Tinkoff negli ultimi chilometri di salita. Gli uomini del team australiano tirano a tutta nel tratto in discesa e in meno di 20 km portano il distacco al di sotto del minuto e mezzo, riducendo in modo drastico le possibilità di Màs Bonet dopo aver riassorbito gli altri attaccanti. Niente da fare anche per l'ultimo fuggitivo, ripreso a poco più di 20 km dal traguardo di Arcos de la Frontera. Ai -18 finiscono a terra due uomini Movistar, si tratta di Malori e dell'ex maglia roja Castroviejo; sarà difficile per loro rientrare in gruppo. Qualche chilometro di relativa calma, poi Adam Hansen prova ad allungare sul plotone, mettendo insieme una ventina di secondi di vantaggio.
La prima formazione a reagire è la Sky, che in blocco si porta davanti per alzare nuovamente l'andatura, coadiuvata da Katusha e Giant. Hansen non ha scampo e viene raggiunto dopo un paio di chilometri allo scoperto. All'ultimo chilometro in lieve salita ci prova Caruso, Daniel Martin però ricuce il buco e lancia la volata. Alla sua ruota c'è l'australiano Michael Matthews che non perdona e di potenza vince lo sprint, ripagando nel modo migliore la squadra che ha lavorato tutto il giorno per lui. Martin deve accontentarsi del secondo posto, davanti a Joaquim Rodriguez e Kelderman.
Chiude nei primi dieci Chris Froome. Dopo aver vestito la maglia rosa, Matthews indossa anche quella roja, con un vantaggio in classifica di 4'' su Quintana, 11'' su Valverde e 15'' su Uran. Primo italiano è Caruso, in quinta posizione a 17''.
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