Una caldera de locomotora es la parte central del motor de cualquier tren de locomotoras de vapor. Las calderas similares a la caldera de locomotora, que también se llama caldera de tubo de fuego, pueden alimentar otros buques, incluidos los buques. La caldera de tubo de fuego, sin embargo, se identifica más comúnmente con locomotoras de vapor, utilizadas en todo el mundo desde principios del siglo XIX. Las locomotoras a vapor todavía se usan en el siglo XXI, a menudo para viajes históricos o novedosos, a pesar de la aparición de motores de locomotoras diesel y eléctricos más modernos.
Los motores de vapor se desarrollaron por primera vez a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX. El principio del poder del vapor es que el vapor del agua calentada es una forma de gas presurizado. Dirigido de forma segura y adecuada, este gas puede generar niveles masivos de energía. Una locomotora de vapor aplica esta energía para mover un tren largas distancias a una alta velocidad. La caldera de la locomotora es la parte más importante del proceso, ya que crea el vapor y lo dirige para impulsar las ruedas de la locomotora.
Este tipo de caldera consta de una serie de tanques y tubos conectados diseñados para funcionar a temperaturas extremadamente altas. Un tanque accesible llamado caja de fuego contiene el combustible en llamas, generalmente carbón. Aunque podría usarse cualquier material combustible, el carbón es el combustible más eficiente para este tipo de motor. El combustible agotado cae a través de una rejilla en el fondo de la cámara de combustión como cenizas para su posterior eliminación. El calor de la cámara de combustión viaja a través de una serie de tubos grandes y pequeños hasta la parte delantera de la caldera. Estos tubos se denominan tubos de combustión o tubos de fuego, lo que le da nombre a la caldera de tubo de fuego.
Los tubos de fuego pasan a través de un tanque central lleno de agua, y el calor de los tubos convierte el agua en vapor. En algunas versiones de la caldera de locomotora, este vapor se calienta una vez más, lo que lo convierte en vapor sobrecalentado, que es más seguro y más eficiente que el vapor ordinario. En la naturaleza, este vapor escaparía rápida y violentamente, pero la caldera de la locomotora está diseñada para contenerlo de manera segura y dirigirlo hacia los cilindros y pistones del motor de la locomotora. Estos, a su vez, mueven las barras de acoplamiento de la locomotora, que están conectadas a las ruedas motrices y ponen el tren en movimiento.
Este proceso complicado y potencialmente peligroso se perfeccionó cuando las locomotoras a vapor eran el principal medio de transporte terrestre. Mantenida adecuadamente, una caldera de locomotora durará décadas, y muchas locomotoras de vapor de principios del siglo XX todavía están en uso. La locomotora de vapor ha jugado un papel clave en docenas de películas, desde el clásico mudo de 1927 de Buster Keaton, The General, hasta la comedia de viajes en el tiempo de los años 90, Back to the Future, Parte III.